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無人機具有低成本、無傷亡、操作簡便、靈活可靠等作戰優勢，在多次局部沖突中大放異彩，而無人機蜂群是一種以大量無人機為基礎節點的新型作戰樣式，近年來受到各軍事強國的持續關注。任務規劃作為無人機蜂群遂行作戰任務的核心，也是其發揮作戰能力的關鍵之一。闡述了無人機蜂群作戰任務規劃的基本概念和流程，著重從任務分配和航跡規劃兩個方面，分析了任務規劃模型和約束條件，對比了各類典型方法的優缺點，并從場景構設、規劃模型、規劃要素、推演評估、規劃模式等5方面闡述了無人機蜂群作戰任務規劃的關鍵問題及發展趨勢，對無人機蜂群的作戰樣式探索和任務規劃研究具有參考借鑒意義。

無人機具有低成本、無傷亡、操作簡便、靈活可 靠等作戰優勢［1-4］ ，在近來的局部沖突和戰爭中大放 異彩，因此，各國都加大了對其相關概念技術的研 究力度。而無人機蜂群［2］ 作為一種新型作戰樣式， 主要以大量中小微型無人機為基礎單元，根據作戰 任務搭載對應載荷，通過云計算、大數據、人工智能 算法等關鍵技術形成自主協同的集群［5-6］ ，在任務規 劃指令的引導下遂行偵察預警、電子干擾、火力打 擊等任務［7-8］ 。 無人機蜂群作戰任務規劃，是組織實施無人機 蜂群作戰的核心，對其作戰能力的發揮至關重 要［9-10］ 。無人機蜂群作戰任務規劃通常分為任務分 配和航跡規劃兩個核心部分。無人機蜂群任務分 配（task assignment）是在滿足環境和任務條件的基 礎上為無人機蜂群分配一個或一種有序的任務序 列，使任務完成最大化和己方損失最小化［1，11-12］ ；無 人機蜂群航跡規劃（path planning）則是一個多約束 的組合優化問題，其根據任務需求、戰場環境、威脅 源等約束條件，為蜂群規劃出一條最優或次優的安 全航跡，以保證作戰任務的完成［7，13-16］ 。 本文按照分類方式、分配模型、典型方法的思 路，對比分析了無人機蜂群任務分配方法；按照規 劃流程、約束條件、規劃算法的思路，闡述了無人機 蜂群航跡規劃方法；展望了無人機蜂群任務規劃的 關鍵問題和未來發展趨勢。

本文介紹了無人機在現代戰爭中的興起、一些典型無人機型號特點功能、烏克蘭戰爭中的無人機、無人機倫理考量、反無人機等。

在無人機技術快速發展的推動下，現代戰爭領域正在經歷重大變革。這種轉變的核心是自主無人機的出現，它代表了軍事能力的新前沿。這一發展不僅是一種漸進式的進步，而且是一種范式轉變，對作戰環境和民用環境都有深遠的影響。

1 自主無人機：下一個前沿

美國空軍將自主無人機作為僚機整合到戰斗機作戰中的倡議，證明了無人機技術的進步。美國空軍計劃在2024年加強自主飛行實驗，目標是將這些無人機與F-35和未來的戰斗機一起部署。這些協作戰斗機（CCA）預計將執行從打擊目標到電子戰的無數任務，突出了無人機在現代戰爭中的多方面效用。部署大型無人機機隊的雄心勃勃的目標突顯了向大規模整合自主能力的戰略轉變。

1.1 大眾市場軍用無人機的興起

Bayraktar TB2 等大眾市場無人機對戰爭的影響怎么強調都不為過。這些無人機使空戰擴散化，使更廣泛的參與者能夠獲得先進的能力。TB2的遠程攻擊能力及其作戰效率展示了無人機的戰略價值。這種轉變挑戰了傳統的軍事范式，強調了技術在公平競爭中的作用。無人機戰爭的演變突顯了從傳統主導地位向更分散、更易于獲得的軍事力量形式的過渡。

1.2 自主蜂群無人機：游戲規則改變者

自主蜂群無人機的發展標志著軍事戰略的重大飛躍。這些無人機能夠在有凝聚力的單元中運行，提供了前所未有的適應性、效率和戰略縱深的組合。它們主導戰斗場景并起到威懾作用的潛力反映了利用集體人工智能能力的戰略優勢。蜂群無人機部署的心理和戰術層面可以重新定義交戰的性質，使其成為未來軍事行動的關鍵要素。

1.3 倫理和戰略考量

自主無人機和人工智能在戰爭中的出現引發了復雜的倫理和戰略問題。將決策權委托給機器，特別是在生死攸關的情況下，需要仔細研究其倫理影響。此外，這些技術有可能改變戰略格局，因此需要對它們對全球安全動態的影響有細致入微的了解。將自主無人機整合到軍事戰略中既帶來了機遇，也帶來了挑戰，需要深思熟慮的治理和監督。

無人機戰爭的發展軌跡很明確：自主無人機將在未來的軍事行動中發揮關鍵作用。這種轉變的影響是深遠的，涉及戰略、倫理和作戰層面。隨著技術的不斷發展，軍事和地緣政治格局無疑將隨之重塑。挑戰在于駕馭這一新領域，確保負責任和有效地利用無人機技術的進步，以在日益復雜的世界中增強安全性和穩定性。

2 現代戰爭中自主無人機的興起和自動目標識別

隨著自主無人機和先進的自動目標識別 （ATR） 系統的集成，現代戰爭的格局正在迅速發展，這標志著戰場內外軍事行動方式的重大轉變。這些技術進步不僅增強了作戰能力，還提出了重要的道德和戰略考慮。

2.1 軍事行動中的自主無人機

美國空軍計劃開發一支可以與F-35等有人駕駛戰斗機一起自主飛行的無人機僚機機隊，這證明了自主無人機有望在未來的戰斗場景中發揮重要作用。這些協作戰斗機 （CCA） 專為各種任務而設計，包括監視、打擊敵方目標、電子戰和充當誘餌。美國空軍計劃在不久的將來部署這些無人機，目前正在積極研究和測試自主飛行能力和戰術，以確保無縫融入中隊作戰。這一工作是利用自主系統提高軍事行動的有效性和安全性的更廣泛運動的一部分。

2.2 自動目標識別的進步

在機器學習和人工智能發展的推動下，自動目標識別（ATR）技術處于改變軍事行動的最前沿。BAE系統公司已獲得美空軍研究實驗室的一項重要合同，為ATR開發機器學習軟件，作為戰術自主性多傳感器開發（META）計劃的一部分。該計劃旨在提供先進的態勢感知，并實現對競爭環境中移動目標意圖的高置信度檢測、跟蹤、識別和理解。通過集成環境自適應處理，該技術旨在最大限度地減少誤報，并增強復雜操作場景中目標識別的可靠性。

2.3 自動目標識別的變革性影響

ATR 技術將徹底改變國防分析，能夠識別 AI 應用程序生成的大量數據中的模式、趨勢和異常情況。這種能力將改善作戰戰略、戰術和軍事準備，在更有效地識別和應對威脅方面具有顯著優勢。然而，采用 ATR 也帶來了挑戰，包括確保這些系統的準確性和可靠性以防止誤報或誤報以及解決網絡安全漏洞。

2.4 倫理和戰略考量

自主無人機和ATR技術的興起將重要的倫理和戰略問題帶到了最前沿，特別是關于人類判斷在戰斗決策中的作用以及將人類行為者與戰場保持距離的影響。在利用技術進步提高作戰效率與在軍事行動中保持問責制和道德標準之間，需要謹慎平衡。

隨著自主無人機和ATR技術的不斷發展，它們有望顯著改變戰爭的性質，提供增強的能力，同時也帶來了新的挑戰。這些技術的成功整合將取決于解決道德問題，確保系統的可靠性和安全性，以及制定戰略框架，以利用其優勢同時降低風險。現代戰爭的未來將越來越依賴于適應這些尖端技術并將其整合到軍事戰略和行動中的能力。

3 重新定義戰爭：配備人工智能的戰爭無人機在現代軍事技術中的興起

軍用無人機領域正在迅速發展，人工智能 （AI） 的集成將這些機器推向了現代戰爭的最前沿。在配備人工智能的最先進和具有潛在危險的戰爭無人機中，有一些因其能力、作戰范圍、自主性以及人工智能協作的潛力而脫穎而出，這些潛力可以進一步擴大其在戰場上的威脅程度。

3.1 配備人工智能的先進戰爭無人機

（1）Bayraktar TB2無人機

這架土耳其制造的無人機在各種沖突中表現出了顯著的效果，展示了自主操作和進行精確打擊的能力。它在戰場上的成功凸顯了中空長航時 （MALE） 無人機的戰略效用。

1）基本飛行性能標準：

• 18,000 英尺工作高度
• 27 小時最長飛行時間
• 全自動飛行控制和 3 冗余自動駕駛系統（三重冗余）
• 全自動著陸和起飛功能，不依賴地面系統
• 通過內部傳感器融合進行導航，無需依賴 GPS
• 最大海拔25000英尺

2）高級功能：

• 全自動導航和路線跟蹤功能
• 內置傳感器融合的精確自動起飛和著陸
• 全自動滑行和停泊功能
• 支持半自主飛行模式
• 容錯和 3 冗余傳感器融合應用
• 交叉冗余YKI系統
• 獨特的冗余伺服執行器單元
• 獨特的冗余鋰基電池單元

3）技術規格：

• 通信范圍 ： <300 km
• 巡航速度-最高速度：70 節 – 120 節
• 有效載荷能力 ： 150 kg
• 效載荷 – ISR：可切換 EO/IR/LD 或多用途 AESA 雷達
• 有效載荷 - 彈藥：4 激光制導智能彈藥
• 燃料容量/類型 ： 300升/汽油
• 起飛和著陸：跟蹤（自動）
• 最大起飛重量：700公斤
• 續航時間：27小時
• 翼展：12米
• 高度：2.2米
• 長度：6.5米
• 推力類型 ： 105 hp 內燃噴射發動機
• 作業海拔-最大海拔: 18000 - 25000英尺

本土彈藥“Roketsan MAM-L和MAM-C”的整合以及成功執行情報、持續空中監視和偵察（ISR）任務的能力，使該系統成為作戰中不可或缺的平臺。武裝無人機 Bayraktar TB2 是一個多用途平臺，因為它可以使用機載激光指示器執行目標捕獲。它還能夠使用由四枚智能彈藥組成的有效載荷消滅目標。Bayraktar TB2 是一個系統，可提供執行外科手術精確打擊所需的所有尖端解決方案，防止對近距離區域造成廣泛損壞。這些功能確保平民安全是首要任務。

4）實時圖像傳輸和備份系統:

Baykar 實時圖像傳輸系統 （BGAM） 為國防工業提供實時圖像傳輸和處理解決方案。BGAM 允許多個用戶同時監控高分辨率、無延遲的直播。BGAM 是一個基于 Web 的應用程序，允許用戶通過互聯網使用移動應用程序在網絡或平板電腦上安全地觀看直播。

系統會自動將所有傳輸的圖像存儲到 30 分鐘的文件中。在監控實時影像時，用戶可以在系統上做多標簽筆記。保存的標簽和標簽將有助于日后通過存檔視頻進行搜索。同樣，根據這些注釋，可以創建任務日志，然后導出。存檔文件可以按日期和元數據進行篩選。

出于安全原因，系統會自動重新生成臨時密碼，以保護對實時傳輸和存檔影像的訪問。用戶名或設備信息水印顯示在所有實時和存檔的視頻文件上。

或者，嵌入式軟件可以集成到圖像傳輸系統中，允許實時傳輸到運行 Windows 的移動設備。從高度安全的網絡到移動設備的數據傳輸通過采用端到端加密方法（也稱為數據二極管模型）進行保護。

5）地面控制站: TB2 使用三頻進行 LOS 控制和視頻傳輸。

Baykar移動地面控制站（移動GCS）確保從遠離中央指揮中心的前方基地遠程控制Bayraktar TB2平臺。移動GCS強大的通信天線通過允許Bayraktar TB2無人機起飛和降落來擴大任務范圍。

與NATO ACE III避難所標準一致，移動GCS包括一個液壓驅動的高空作業平臺，可提升至12米，自動定向天線系統和強大的卡車，通過液壓支腿為所有這些部件提供機動性。移動GCS是Baykar自己的設計。它配備了尖端的傳感器和控制閥，可以在短時間內安全地進行設置。

（2）蘇霍伊 S-70 Okhotnik-B無人機

俄羅斯進入隱形戰斗無人機，旨在與Su-57等有人駕駛戰斗機一起工作，代表了無人系統與傳統空中力量相結合的飛躍。它的能力預示著未來無人機和有人駕駛飛機協同行動以實現戰略目標。

1）蘇霍伊 S-70 技術數據表

• 發動機
  • 兩臺土星 AL-41F1 渦扇發動機
  • 推力：每個高達 32,000 磅
  • 高可靠性和高效率
  • 預期壽命長
• 航電
  • 先進的航空電子設備套件
  • 強大的雷達和電子戰系統
  • 先進的通信系統
  • 雷達探測范圍：最遠 400 公里
  • 用于破壞和干擾的電子戰系統
• 武器系統
  • 空對空導彈：R-73、R-77
  • 導彈射程：可達 300 公里
  • 用于近距離戰斗的 30 毫米加農炮
• 隱身功能
  • 最小化的雷達信號特征
  • 精心設計的飛機形狀，以減少 RCS
  • 雷達吸收涂層和材料
  • 減少發動機的熱特征
• 機動性
  • 先進的飛行控制
  • 矢量推力引擎
  • 高敏捷性和機動性

蘇霍伊S-70是一種高度先進的第五代戰斗機，以其強大的技術特征而聞名，使其成為空戰中的強大競爭者。這些技術特點重點介紹如下：

發動機：S-70配備了兩臺強大的土星AL-41F1渦扇發動機，每臺發動機能夠產生高達32,000磅的推力。這些發動機以其可靠性和效率而聞名，具有較長的預期壽命，可確保在各種操作場景中保持性能。

航空電子設備：該飛機擁有先進的航空電子設備套件，包括最先進的雷達和電子戰系統。它的雷達系統具有令人印象深刻的探測范圍，可達400公里，使其能夠在相當遠的距離內識別和跟蹤目標。電子戰系統旨在有效地破壞和干擾敵人的通信。

武器系統：S-70可以裝備空對空導彈，如高度機動的R-73和R-77，可以與300公里外的目標交戰。在近距離戰斗情況下，該飛機配備了一門強大的 30 毫米加農炮，以實現精確交戰。

隱身功能：S-70采用了隱身技術，以盡量減少其雷達信號，使敵方雷達系統難以探測到。空氣動力學設計減小了其雷達橫截面，而雷達吸收涂層和材料進一步降低了其雷達特征。此外，該飛機的發動機旨在最大限度地減少其熱特征，使其不易受到熱尋導彈的攻擊。武器和航空電子系統的電磁輻射也減少了，有助于其隱身能力。

機動性：S-70先進的飛行控制和推力矢量發動機使其能夠高效地執行急轉彎和復雜機動。這種出色的機動性在敏捷性和速度至關重要的格斗場景中尤為有利。

2）作戰能力

蘇霍伊S-70主要設計用于空對空作戰，使其成為一種能力強大的戰斗機。其先進的武器系統，包括 R-73、R-77 導彈和強大的 30 毫米加農炮，使其在打擊和消除敵方威脅方面具有優勢。雷達系統的遠探測距離和電子戰能力使S-70能夠在遠距離內與敵機交戰和探測。其卓越的機動性進一步增強了其在空戰中的有效性，確保它能夠以敏捷和速度戰勝對手。

3. 前景

盡管蘇霍伊 S-70 于 2020 年推出，但已經顯示出巨大的潛力，并引起了全球潛在買家的極大興趣。預計它仍將是俄羅斯軍事戰略的核心要素，隨著其受歡迎程度的提高，計劃在更多國家增加生產和部署。隨著時間的推移，該飛機的能力可能會提高，其隱身能力、航空電子設備、傳感器、雷達和電子戰系統有可能升級，以跟上不斷發展的技術和潛在對手的步伐。

（3）XQ-58A 女武神

Valkyrie 是美國空軍開發的一款支持人工智能的無人機，代表了向能夠執行各種角色的自主無人機的轉變，從偵察到充當支持有人駕駛噴氣式飛機的誘餌。它的蜂群作戰潛力可以重新定義空戰戰略。

奎托斯戰術無人機系統（KUAS）：

隨著戰術飛機采購成本的增加和近對等對手的出現，奎托斯無人機系統（KUAS）一直是開發可重復使用和可消耗的無人機系統（UAS）的先驅，該系統用于有爭議的環境中的有人-無人編隊（MUM-T）行動。利用其在高性能次級空中目標方面的專業知識，KUAS設計、開發并演示了XQ-58A Valkyrie，這是第一款專用的可消耗性無人機系統。

XQ-58A Valkyrie 代表了戰術無人機系統技術的突破性方法。這種隱形無人作戰飛行器最初由奎托斯開發和制造，并作為低成本消耗打擊演示器計劃的一部分向美國空軍展示。它屬于美國空軍研究實驗室的低成本可消耗飛機技術（LCAAT）項目組合，旨在為無人護航或僚機在戰斗場景中與載人戰斗機一起作戰提供一種經濟實惠、成本/重量顯著降低的解決方案。

奎托斯的 XQ-58A Valkyrie 自 2019 年開始運營，目前正在俄克拉荷馬城生產，擁有高性能能力、生存能力以及以高亞音速進行遠程飛行的能力。它可以作為忠誠的僚機，單獨操作，也可以作為蜂群的一部分發揮作用。它的經濟性、遠程能力、高亞音速、機動性和靈活的任務套件配置，加上從其內部炸彈艙和機翼站攜帶致命武器的選項，為各種國防部客戶提供了廣泛的靈活性。

此外，XQ-58A在驗證載人平臺自主電子支持的有效性方面發揮著至關重要的作用，并展示了人工智能平臺在增強戰斗空中巡邏方面的潛力。它能夠獨立于跑道或機場進行遠程預部署和操作，對近乎對等的對手起到重要的威懾作用，并為美國作戰人員提供最大的作戰靈活性和實用性。

此外，Valkyrie 采用的生產方法是從奎托斯負擔得起的噴氣式無人機目標飛機演變而來的，確保它完全符合眾議院通過的 2024 年國防授權法案 （NDAA） 定義的可消耗成本等級。這種分類進一步將其區分為實現國防部大規模任務目標的推動者。XQ-58A Valkyrie 代表了現代戰爭的尖端解決方案，體現了戰術無人機系統的創新、經濟性和卓越性能。

（4）“小精靈”（Gremlin）無人機

這些無人機由美國國防公司奎托斯（Kratos）提出，可以從“母艦”發射，完成任務，然后在空中返回加油和重新武裝。這一概念為無人機操作引入了新的靈活性和持久性，無需地面支持即可實現連續交戰。

美國和英國正在追求“忠誠僚機”無人機的概念，即自主運行或在飛行員的控制下運行，目標是制造1000架這樣的飛機。這些無人機旨在補充載人戰斗機，提供增強的靈活性和火力。該倡議突出了人機協作的戰略方法，強調人工智能在支持傳統軍事任務方面的整合。

X-61A “小精靈”項目代表了在美國國防高級研究計劃局（DARPA）的主持下無人機技術和戰略的重大飛躍。這項雄心勃勃的計劃于 2019 年 11 月首次升空，處于不斷發展的軍事戰術和技術進步的最前沿。X-61A “小精靈”無人機（UAV）由Kratos Defense & Security Solutions和Leidos的全資子公司Dynetics， Inc.合作開發，證明了推動現代防御戰略的創新精神。

“小精靈”計劃以其部署和恢復無人機系統（UAS）的革命性方法而著稱。傳統上，無人機是從地面發射和回收的，限制了它們的作戰范圍和靈活性。然而，“小精靈”計劃試圖通過實現無人機組的空中發射和回收來克服這些限制。這種方法不僅擴展了無人機的作戰能力，而且通過實現快速部署和檢索來增強其戰略價值，大大縮短了任務之間的周轉時間。

“小精靈”計劃的主要目標是證明從現有軍用飛機（包括C-130等大型運輸機以及可能從戰斗機和其他小型固定翼平臺）發射和回收無人機群的可行性和效率。這種能力有望徹底改變空戰的進行方式，為從偵察和監視到電子戰和網絡作戰等各種任務使用無人系統提供前所未有的靈活性和效率。

創新性回收過程是“小精靈”計劃的標志。在完成指定任務后，C-130運輸機在半空中回收“小精靈”無人機，使用一種技術可以最大限度地減少無人機暴露在敵對環境中，并減少無人機操作的后勤足跡。回收后，小精靈被運回基地，在那里他們迅速翻新并為下一次任務做好準備。這種快速周轉能力凸顯了該計劃對可重復使用性和運營效率的重視，為無人機任務的可持續性設定了新標準。

X-61A “小精靈”的開發和成功飛行是DARPA，Kratos和Dynetics之間廣泛研究和合作的結晶。這種伙伴關系利用了每個組織的優勢，將DARPA的國防技術前瞻性方法與Kratos在無人機開發方面的專業知識以及Dynetics在系統集成和工程方面的能力相結合。其結果是，該計劃不僅展示了技術可行性，而且有可能重塑空戰中的戰術和戰略范式。

隨著“小精靈”計劃的進展，它繼續因其為美軍提供重大戰術優勢的潛力而受到關注。從機載平臺部署和恢復無人機群的能力提供了傳統無人機操作無法比擬的靈活性和響應能力。這種能力，加上通過快速周轉和任務可重用性獲得的作戰效率，使“小精靈”計劃成為未來軍事戰略的關鍵組成部分。

此外，五角大樓對人工智能驅動的蜂群無人機和艦船的探索表明，自主系統在沒有直接通信的情況下執行任務的潛力，從而減輕了與電子戰和干擾相關的風險。這一發展標志著人工智能在增強軍用無人機的作戰能力方面越來越重要，使其更具彈性和適應復雜的作戰場景。

這些進步表明，未來戰爭將越來越依賴自主無人機，能夠在沒有人為干預的情況下進行復雜的決策和行動。持續的沖突和軍事戰略反映了利用人工智能獲得戰略優勢的趨勢，強調了技術在塑造未來戰爭方面的關鍵作用。

3.2 新興人工智能賦能無人機協作

通過人工智能進行無人機協作的概念是軍事戰略中的游戲規則改變者。這種合作不僅僅是無人機之間的通信，而是形成一個有凝聚力和適應性的網絡，能夠以最少的人為干預執行復雜的任務。

• 蜂群戰術：人工智能協作可以使無人機成群作戰，這些無人機可以自主決定飛行路徑、目標選擇和攻擊策略。這種程度的協作可以使蜂群在壓倒敵人的防御中非常有效，從而提供顯著的戰術優勢。
• 適應性學習：未來的無人機可能會分享經驗并從每次遭遇中學習，實時調整他們的策略。例如，如果一個蜂群中的一架無人機發現了一種更有效的攻擊方法，它可以立即與整個蜂群共享這些信息，從而提高后續交戰的有效性。
• 分布式指揮：與傳統的軍事等級制度不同，無人機群可以在分散的指揮結構下運作，在這種結構中，決策是根據集體智慧即時做出的。這可能使它們變得不可預測且難以應對。
• 一體化作戰：人工智能無人機可以與載人部隊無縫集成，無需直接控制即可提供支持、監視和作戰能力。這可以擴大軍事力量的作戰范圍，從而能夠更精確和戰略性地部署資源。

3.3 最危險的戰爭無人機愿景

未來最危險的戰爭無人機可能是結合了隱身、人工智能協作和自主能力的無人機。想象一下，一架無人機——或者更好的是，一群無人機——能夠進行偵察、識別目標，并在最少甚至沒有人工投入的情況下進行交戰。這種無人機將配備先進的隱身技術，使其難以被發現和攔截。

這些無人機可以在對抗性環境中運行，使用人工智能進行導航、安全通信和做出戰略決策。人工智能處理信息和適應動態戰斗情況的潛力遠遠超過人類的能力，使這些無人機能夠以人類控制系統無法達到的速度執行復雜的機動和策略。

此外，將網絡戰工具集成到這些無人機中可以使它們破壞敵人的通信和防御，從而進一步提高其有效性。自主性、智能和火力的結合使這種配備人工智能的無人機的愿景成為任何防御系統的巨大挑戰。

隨著技術的進步，倫理和法律考慮將變得越來越重要。高度自主無人機的部署引發了關于問責制、意外附帶損害的可能性以及自主武器系統軍備競賽風險的問題。應對這些挑戰需要國際合作和制定強有力的監管框架，以確保人工智能在戰爭中的使用仍然處于人類的監督之下，并遵守國際法。

配備人工智能的無人機的發展代表了戰爭性質的重大轉變，協作式人工智能無人機提供了前所未有的能力。未來最危險的無人機可能是那些能夠自主運行、適應不斷變化的情況并與其他無人機執行協調戰略的無人機，同時最大限度地減少它們對敵方防御的可見性。

3.4 烏克蘭對注入人工智能的低端無人機的使用：現代戰爭的關鍵時刻

烏克蘭持續的沖突已成為現代戰爭領域的一個重要轉折點，展示了注入人工智能的低端無人機的關鍵作用。烏克蘭總統沃洛德米爾·澤倫斯基（Volodymyr Zelenskyy）宣布，烏克蘭的目標是在2024年為其軍隊生產100萬架無人機，這突顯了該國對利用這些先進技術的承諾。這一舉措凸顯了克服官僚主義和后勤挑戰的迫切需要，以確保無人機在戰場上的有效部署。

烏克蘭無人機戰爭的升級具有里程碑意義，將無人機從一項新興技術轉變為軍事戰略的關鍵要素。這場沖突凸顯了人工智能在增強無人機能力方面的巨大潛力，使它們在檢測、分類和打擊目標方面更加自主和有效。將先進的自動目標識別（ATR）技術集成到這些無人機中，標志著戰爭戰術的深刻轉變，朝著能夠塑造沖突進程的更加自主和智能的系統邁進。

烏克蘭的人工智能驅動的無人機正在使沖突對敵對勢力更加致命，這表明這些技術對戰場產生了切實的影響。通過人工智能算法抵消干擾和增強無人機自主性的努力表明了正在采用的創新方法。像 Twist Robotics 這樣的公司處于開發人工智能解決方案的最前沿，這些解決方案使無人機即使在信號中斷的情況下也能繼續執行任務，展示了現代戰爭的動態本質，技術不斷發展以應對新出現的挑戰。

這場戰爭實際上已成為人工智能戰爭的活實驗室，在實時戰斗情況下測試和完善人工智能增強系統的使用。從空中系統到自主船只和水下無人機，這場沖突展示了未來戰爭越來越網絡化和數據驅動的場景。人工智能在戰場上廣泛使用數據分析正在重塑情報收集，提供以前無法實現的戰略和戰術優勢。

人工智能驅動的無人機的出現，如“獵隼偵察兵”，進一步體現了烏克蘭對技術的創新使用。這些自主機器可以識別和攻擊各種軍事目標，展示了正在開發和部署的先進能力。這些無人機與烏克蘭的情報系統相結合，代表了在作戰行動中實現更高效、更致命的“殺傷鏈”的重大飛躍，標志著自主武器發揮關鍵作用的戰爭新時代。

隨著烏克蘭繼續推動無人機戰爭和人工智能技術的發展，這些發展對全球的影響是深遠的。這場沖突不僅考驗了當前軍事技術的局限性，也為未來的戰爭奠定了基礎，自主和注入人工智能的系統可能占據主導地位。各國和政策制定者面臨的挑戰是適應這些快速變化，認識到沖突和安全的未來將與無人機技術和人工智能的進步錯綜復雜地聯系在一起。

4 “切除纜繩”改變游戲規則：現代戰爭中自主無人機的演變

隨著自主無人機的出現，現代戰爭的格局正在發生翻天覆地的變化，這標志著軍事技術的關鍵發展。能夠在戰場上動態作戰的無人機的出現使精確制導和對峙打擊擴散化，使更廣泛的參與者能夠使用復雜的戰爭工具。這些發展徹底改變了監視和偵察，引入了收集和分析戰場數據的創新方法。

這一演變的一個關鍵里程碑是向將人類從控制回路中移除的過渡，這開辟了廣闊的可能性和擔憂的前沿。傳統的人機交互 （MITL） 控制雖然確保了人工監督，但限制了無人機的操作能力，尤其是在遠距離與動態目標交戰時。配備先進傳感器和人工智能驅動硬件和軟件的自主無人機可以獨立選擇和攻擊目標，從而克服這些限制。

自主蜂群無人機的使用代表了戰爭的新面貌，凸顯了人工智能對軍事戰略的深遠影響。這些無人機協同工作，利用人工智能和機器學習對不斷變化的戰場條件做出快速反應。其影響超出了戰術優勢，因為自主蜂群也帶來了戰略和道德挑戰。將人工智能集成到無人機中，增強了它們在情報收集、監視和精確打擊方面的效率，讓我們得以一窺未來戰爭，技術優勢直接轉化為戰略優勢。

然而，自主無人機的部署引發了重大的法律和倫理問題，特別是在遵守國際人道法以及必要性、相稱性、歧視和預防原則方面。圍繞致命自主武器系統（LAWS）監管的持續討論和辯論凸顯了確保未來無人機襲擊符合既定法律框架的復雜性。大國對規范LAWS的新條約的抵制凸顯了在自主戰爭技術治理方面達成國際共識的挑戰。

無人機蜂群的概念和人工智能輔助自主無人機的發展，例如美國和英國在航空母艦上測試大型遠程無人機，反映了軍事應用的創新軌跡。這些發展凸顯了無人機“邊學邊學”的潛力，在整個艦隊中分享戰術見解，甚至犧牲自己來保護有人駕駛戰斗機。反無人機技術的進步和無人機群在烏克蘭等沖突地區的戰略部署說明了無人機戰爭的動態變化，其中數量和集體行動的能力提高了作戰效率。

5 同形式，新功能：現代戰爭中自主無人機的演變

在無人機技術快速發展的推動下，現代戰爭領域正在經歷重大變革。這一轉變的最前沿是自主無人機的引入，例如遠程神風敢死隊無人機，這從根本上改變了軍事行動的動態。這些事態發展標志著對傳統戰爭戰術的背離，既提供了戰略優勢，也給全世界的軍事戰略家帶來了新的挑戰。

至 2024 年，美國空軍將加快其自主飛行實驗，計劃整合無人機僚機，即協作戰斗機 （CCA），與 F-35 等有人駕駛戰斗機并肩作戰。這些CCA旨在執行各種任務，從打擊目標到進行監視，而無需直接的人為控制。該計劃旨在將機隊擴大到最初預計的 1,000 架無人機之外，這凸顯了軍事行動中對自主系統的日益依賴。

土耳其制造的Bayraktar TB2和伊朗設計的Shahed-136無人機等大眾市場軍用無人機的影響是深遠的。這些無人機在包括烏克蘭在內的各個沖突地區證明了它們的有效性，它們已被用于進行精確打擊和情報收集。特別是 Shahed-136 無人機，已被俄羅斯用于針對烏克蘭平民的恐怖行動，展示了無人機自主操作和瞄準固定點的能力。盡管成本相對較低，但部署此類無人機的經濟和戰略意義是巨大的，特別是考慮到使用更昂貴的導彈系統攔截這些無人機的成本差異。

自主蜂群無人機的興起代表了戰爭的新時代，有可能通過使用高度協調和高效的無人機群來重新定義軍事戰略。這些無人機在人工智能和太空技術的增強下，可以對不斷變化的戰場條件做出動態反應，并對潛在的侵略行為構成強大的威懾。在最近的沖突中，例如在烏克蘭，自主無人機的部署為了解其變革潛力提供了寶貴的見解，強調了向更靈活和更具成本效益的軍事技術的轉變。

埃里克·施密特（Eric Schmidt）與白鸛（White Stork）一起涉足人工智能驅動的軍事技術，體現了該領域的前沿發展。White Stork的目標是大規模生產能夠自主視覺瞄準的人工智能“神風敢死隊”無人機，此舉可能會顯著改變軍事技術和作戰策略的格局。施密特對國防技術的參與，加上他對烏克蘭工廠和試驗場的廣泛參觀，表明了他對通過創新提高軍事能力的堅定承諾。

6 學會殺傷:具有致命精度的自主無人機的興起

軍事領域正處于一個變革時代的邊緣，其特點是能夠以前所未有的精度執行任務的自主無人機的快速集成。這些先進的系統利用最新的人工智能和機器學習技術，正在重塑戰爭的本質，引入曾經是科幻小說領域的能力。

2024年，美國空軍將升級其自主技術的實驗，計劃對無人機僚機或協作戰斗機（CCA）進行飛行測試，這些飛機旨在配合F-35等有人駕駛戰斗機。這些無人機將發揮各種作用，從監視到打擊目標，體現向更加自動化的戰場的轉變。這項名為“毒液計劃”的計劃旨在將自主軟件集成到F-16戰斗機中，為戰斗中隊內CCA的無縫運行奠定基礎。

促進這一飛躍的技術進步不僅限于美國，全球軍事努力正在挑戰極限，翼龍-3和Bayraktar Kizilelma等無人機在自主能力方面處于領先地位。這些無人機能夠攜帶大量有效載荷并自主執行復雜的任務，這標志著向可以獨立于人類直接控制運行的無人機的轉變。

這一演變的核心是人工智能和機器學習在各種自主系統中的應用，包括涉及XQ-58A Valkyrie無人機的著名Valkyrie項目。該項目展示了無人機在人類飛行員的監督下自主進行偵察和參與戰斗的潛力。這些發展表明，在未來，無人機不僅是輔助工具，而且是軍事戰略不可或缺的組成部分，能夠適應動態的戰斗環境。

然而，這些自主系統的出現引發了深刻的倫理和戰略問題。傳統上由人類操作員負責的決策過程正逐漸轉移到算法上，因此有必要對自主戰爭的道德影響進行嚴格的審查。隨著人工智能驅動的無人機在戰場上變得越來越普遍，人類和機器決策之間的區別變得越來越模糊，促使人們重新評估當前的軍事實踐和政策。

隨著世界進入這個新的戰爭時代，自主無人機的集成有望重新定義作戰策略，提供無與倫比的機遇和挑戰。無人機技術的進步不僅增強了軍事能力，而且需要對無人機的部署采取深思熟慮的方法，確保道德考慮處于這一技術飛躍的最前沿。

7 一個更艱巨的目標：反自主無人機的挑戰

自主無人機的興起代表了軍事參與和國內安全范式的重大轉變。這些無人機不受人類直接監督的限制，能夠獨立開展行動，對全球國防戰略提出了微妙的挑戰。

美國立法者最近的討論加劇了人們對五角大樓有效應對無人機威脅能力的擔憂。眾議院軍事委員會的一個兩黨小組在約旦發生襲擊事件導致三名美軍死亡后，對當前反無人機技術的充分性提出了質疑。越來越多的人呼吁改善部隊保護措施，并迅速購買先進的反無人機系統，以應對無人系統帶來的不斷變化的威脅，尤其是在過去三年中發生了近200起襲擊事件之后。

美國軍方正在積極努力加強其反無人機訓練和能力。在錫爾堡建立聯合反無人機系統大學是讓所有部門的作戰人員做好準備以識別、報告和應對無人機威脅的關鍵一步。這一舉措是將反無人機系統訓練納入各種演習和作戰協議的更廣泛戰略的一部分，重點是當今和未來的威脅。

此外，五角大樓的反無人機辦公室正準備在 2024 年 6 月進行演示，重點是消滅成群的無人駕駛飛機。預計該演示將探索一種利用電子戰能力、高功率微波和動能攔截器的分層防御方法。該辦公室已經進行了幾次演示，旨在改進低抵押攔截器并評估用于反無人機系統操作的高功率微波系統。

美國空軍也在推進計劃在2024年測試無人機僚機的自主飛行能力。這些協作戰斗機旨在與有人駕駛戰斗機并肩作戰，代表了將自主系統整合到日常軍事行動中的轉變。該計劃與“毒液計劃”一起，旨在探索自主飛行的潛在好處，并制定將這些系統納入中隊戰略的策略。

美國海軍為海上作戰部署自主蜂群無人機的努力進一步凸顯了軍方對無人系統的承諾。生產就緒、廉價的海上遠征 （PRIME） 計劃旨在部署能夠在有爭議的水域自主作戰的小型無人水面車輛 （sUSV），這標志著海軍能力的重大進步。

這些發展凸顯了應對自主無人機防御復雜挑戰的多方面方法。隨著這些系統在現代戰爭和國內安全場景中變得越來越普遍，創新防御解決方案的必要性從未如此明確。無人機技術的發展，加上向自主行動的戰略轉變，需要采取積極主動的動態響應，以確保在不斷變化的威脅環境中的安全。

8 倫理大辯論：自主無人機在戰爭中的興起

自主無人機在戰爭中的興起引發了一場復雜的道德和倫理辯論，挑戰了既定規范，并引發了對監管框架的呼吁。這場辯論包括技術進步與國際人道法原則之間的平衡、人類監督的必要性，以及部署無需人工干預即可運行的致命自主武器系統（LAWS）的影響。

由秘書長安東尼奧·古特雷斯（António Guterres）領導的聯合國一直是這些討論的重要平臺。一項關于制定具有法律約束力的文書以禁止缺乏有意義的人為控制的法律的提案強調了在國際法律框架內應對這些挑戰的緊迫性。然而，美國、俄羅斯等大國認為，現有的國際人道法法規已經足夠，這表明在如何處理這些技術的治理方面存在分歧。

道德問題不僅限于遵守法律，還延伸到戰爭的本質。自主武器可以從根本上改變沖突的動態，引發人們對區分戰斗人員和非戰斗人員的能力以及在激烈的戰斗中做出相稱決定的能力的質疑。這些系統以不可預測或超出其編程范圍的方式運行的可能性增加了一層風險，引發了對自主交互引起的軍事版“閃電崩潰”的擔憂。

來自新美國安全中心（CNAS）等機構的專家對這場辯論進行了權衡，強調了道德考慮和法律義務的重要性。他們認為，雖然LAWS可能提供操作優勢，例如降低人類在壓力下犯下戰爭罪的風險，但機器缺乏同理心和道德判斷力會帶來重大的道德困境。

圍繞LAWS的對話還涉及戰時法原則或戰爭中的正義原則，特別是關于區分和相稱原則。對算法進行目標選擇的依賴令人擔憂，人們擔心LAWS在復雜環境中準確區分戰斗員和平民的能力，這可能導致不可接受的附帶損害和平民傷亡。

隨著世界努力應對這些新興技術，人們的共識傾向于保持人類對致命決策過程一定程度控制的必要性。這不僅確保了對國際法的遵守，而且在戰爭中保留了道德指南針，這是純粹的自治系統可能缺乏的一個方面。正在進行的辯論和擬議的監管措施反映了一種集體努力，以駕馭LAWS所呈現的道德雷區，旨在維護人道主義原則，即使戰爭的性質隨著技術進步而演變。

參考來源：debuglies

現代海軍作戰中的大型無人水面艦艇簡介

大型無人水面艦艇（USV）已成為現代海軍作戰中的一股變革力量，反映了海軍向自主技術的戰略轉變，以增強作戰能力并降低人員風險。無人艇的整合代表了海戰的關鍵時刻，強調創新、適應性和前瞻性戰略，以駕馭不斷變化的海洋格局。一個突出USV重要性的例子是海軍的大型無人水面艦艇（LUSV）計劃，該計劃旨在創建一個由有人和無人系統組成的混合艦隊，以加強海上作戰。這一舉措凸顯了海軍致力于利用尖端技術來塑造海戰的未來并應對動態海洋環境的挑戰。

大型無人水面艦艇的興起不僅在于采用新技術，還在于重新定義作戰范式，以應對不斷變化的威脅，并在瞬息萬變的海域中最大限度地提高作戰效率。采用無人艇，海軍擁抱了一個無人系統在保持海軍優勢和適應新挑戰方面發揮關鍵作用的未來。向大型無人水面艦艇的戰略支點反映了海軍在利用創新和技術塑造海上戰爭未來方面的積極立場，確保在技術進步和戰略復雜性的時代做好準備、敏捷性和有效性。

展示USV變革性影響的一個例子是海獵號無人艦（Sea Hunter）的成功測試和部署，這是一種開創性的大型無人水面艦艇，已經證明了海上自主作戰的可行性。“海獵”號的續航能力和自主能力體現了海軍致力于利用無人系統執行持續監視和偵察任務，在具有挑戰性的海上環境中增強作戰范圍和態勢感知能力。此外，“海獵”號與有人艦艇的整合凸顯了海軍將無人艇無縫納入現有作戰框架以提高任務效率和適應性的方法。

大型無人水面艦艇的戰略優勢

“海獵”號和LRUSV等大型無人水面艦艇（USV）提供的戰略優勢包括多樣化的任務能力，可提高海軍的作戰效率和靈活性。例如，“海獵”號的水雷對抗和偵察任務能力展示了海軍在不危及生命危險的情況下利用自主平臺應對高風險場景的能力。這種戰略優勢使海軍能夠在對抗性環境中開展關鍵行動，同時最大限度地減少人員面臨潛在威脅的風險。“海獵”號的操作靈活性還能夠迅速適應不斷變化的任務要求，確保快速響應能力和任務成功。

LRUSV是另一款堪稱典范的USV，它通過提供針對特定任務需求（如反水面戰和打擊行動）量身定制的模塊化有效載荷，強調了海軍對分布式海上作戰（DMO）的愿景。LRUSV的多功能性允許任務定制和適應性，為海軍提供了一個動態平臺，以應對不斷變化的威脅和作戰挑戰。通過將LRUSV納入其艦隊架構，海軍增強了其威懾能力，有效地在多個領域投射力量，并優化了復雜海上環境中的任務效率。

將“海獵”號和LRUSV等大型無人水面艦艇（USV）整合到海軍作戰中的關鍵戰略優勢之一是分布式海上作戰（DMO）的概念。DMO強調分布式和網絡化的海戰方法，使海軍能夠在廣闊的海域投射力量并增強其作戰彈性。通過在DMO場景中利用USV，海軍可以有效地分配能力、資源和決策過程，確保在動態作戰環境中保持更敏捷、反應更靈敏的部隊態勢。將無人艇納入DMO框架，使海軍能夠積極適應不斷變化的威脅，在海上安全方面保持競爭優勢，并在大國競爭的時代提高其任務成功率。

開創大型無人水面艦艇項目

“海獵”（Sea Hunter）和“LRUSV”等大型無人水面艦艇（USV）的成功開發和測試體現了海軍致力于探索自主技術在海軍作戰中的全部潛力。例如，“海獵”號的自主能力和長航時任務凸顯了海軍致力于利用無人系統在具有挑戰性的海上環境中進行持續監視和偵察的奉獻精神。通過突破自主作戰的界限，“海獵”號為未來 USV 的創新及其在海戰中的戰略應用開創了先例。

專注于大型無人水面艦艇的項目計劃為蜂群戰術、自主決策算法和增強海上態勢感知的進步鋪平了道路，從而改變了傳統的海軍戰略。例如，無人艇項目正在進行的研發工作旨在加強無人艇與有人艦艇之間的協作行動，展示了海軍在有人和無人平臺之間無縫集成以實現最大作戰效率的愿景。這些開創性計劃強調了海軍對海軍現代化的前瞻性方法，強調創新、適應性和戰略遠見，以塑造海上行動的未來。

海軍致力于探索自主技術全部潛力的一個例子是LRUSV的開發，這是一種尖端的大型無人水面艦艇，旨在提高作戰能力和任務效率。LRUSV的先進傳感器套件、通信系統和模塊化有效載荷體現了海軍利用USV滿足從偵察到打擊行動等各種任務要求的戰略重點。LRUSV成功整合到海軍作戰中，為未來自主技術創新開創了先例，徹底改變了傳統的海軍戰略，增強了海軍在動態海上環境中的作戰敏捷性。

無人艇的作戰優勢和能力

大型無人水面艦艇（USV）的作戰優勢和能力是多方面的，為海軍在應對新出現的威脅和作戰挑戰方面提供了戰略優勢。“海獵”號和LRUSV等無人艇的續航能力更強，可以執行更長的監視任務，增強海軍收集關鍵情報和長時間監視海上活動的能力。通過利用持續監視能力，USV有助于增強態勢感知、目標獲取和任務效率，為海軍行動提供力量倍增效應。

此外，將無人艇納入海軍作戰的驅動力是需要應對新出現的威脅，例如不對稱戰爭和現代海洋環境中普遍存在的反介入/區域拒止挑戰。配備先進傳感器套件、通信系統和自主能力的無人艇為海軍提供了增強的作戰范圍、靈活性和響應能力，以有效地駕馭復雜的威脅環境。尖端技術與海軍作戰的融合凸顯了海軍在擁抱創新和最大限度地發揮無人系統優勢以保持海上優勢和作戰效率方面的積極立場。

大型無人水面艦艇 （USV） 通過提供更長的續航力、持續的監視能力以及在具有挑戰性的環境中作戰的能力來增強海軍的作戰能力，同時降低人類操作員的風險。例如，“海獵”號計劃表明了海軍致力于利用自主技術執行擴展監視任務的愿景，展示了無人艇在增強海上態勢感知和作戰范圍方面的潛力。將無人艇納入海軍作戰反映了海軍對新出現的威脅和不斷變化的作戰要求的戰略反應，將無人艇定位為應對不對稱戰爭戰術、反介入/區域拒止挑戰和其他復雜海上威脅的關鍵資產。

無人艇一體化的挑戰和考慮

將大型無人水面艦艇 （USV） 整合到現有的海軍行動中提出了許多挑戰和考慮因素，需要仔細分析才能成功部署。一個關鍵的挑戰在于解決無人艇的自主性問題，這需要復雜的決策算法、傳感器融合技術以及人工監督的整合，以確保符合行動和道德標準。確保無人艇的自主能力符合海軍的作戰要求是一項重大挑戰，需要創新的解決方案和強大的系統，以實現海軍框架內的無縫集成。

此外，在無人艇和其他海軍資產之間建立安全可靠的通信鏈路，同時保護數據完整性是一項技術挑戰，需要先進的加密方法、抗干擾技術和彈性通信架構。無人艇和指揮中心之間的安全數據交換對于確保在動態海上環境中的任務成功和作戰效率至關重要。此外，成群作戰的無人艇的概念引發了有關指揮和控制結構、協調機制以及自主作戰可擴展性的問題，因此需要采取全面的集成和互操作性方法。應對這些挑戰對于充分發揮無人艇的潛力，在各種海上場景中提高海軍能力和作戰效率至關重要。

此外，大型無人水面艦艇的自主性帶來了與決策算法、傳感器融合和人類監督集成相關的復雜挑戰，以確保符合操作標準和道德考慮。例如，為無人艇（如LRUSV）開發先進的自主系統，需要先進的技術來處理數據，做出明智的決策，并在動態的海上環境中自主運行。克服這些自主性挑戰對于最大限度地提高無人艇在海軍作戰中的作戰效率和任務成功至關重要。

未來艦隊架構中大型無人水面艦艇的愿景

海軍對大型無人水面艦艇（USV）的愿景包括戰略部署多個LUSV，這些LUSV配備了針對特定任務要求量身定制的模塊化有效載荷，例如反水面戰和打擊行動。將無人艇整合到未來的艦隊架構中，不僅是為了增加新的資產，也是為了重新構想海軍行動，以增強廣闊海域的彈性、適應性和力量投射。通過部署具有增強作戰能力和降低人員風險的無人艇，海軍旨在保持海軍安全的競爭優勢，并在大國競爭時代應對不斷變化的威脅。

將大型無人水面艦艇 （USV） 整合到海軍艦隊架構中代表了向分布式和彈性作戰框架的戰略轉變，旨在應對現代海戰的復雜性。這種轉變不僅提高了海軍的作戰節奏和響應能力，而且還通過減少人類直接參與高風險場景來降低人員風險。通過利用海上獵人和LRUSV等無人艇的戰略優勢，海軍可以增強其任務準備能力，有效地在海上領域投射力量，并在快速發展的海軍格局中主動適應新出現的威脅。

美國海軍預計將部署多艘LUSV，這些LUSV具有針對特定任務要求（例如反水面戰和打擊行動）量身定制的模塊化有效載荷，以增強其在動態海上環境中的作戰范圍和有效性。通過將無人艇納入其艦隊架構，美國海軍旨在增強其威懾能力，保持海軍優勢，并適應大國競爭時代不斷變化的威脅格局。無人艇的戰略部署符合海軍更廣泛的目標，即增強不同海域的作戰彈性、適應性和力量投射，以確保任務成功和戰略優勢。

大型無人水面艦艇的預算分配和資金

美國海軍對大型無人水面艦艇（USV）的投資反映了其開發和部署先進自主系統的戰略愿景，以提高作戰效率并保持海上安全的競爭優勢。未來幾年采購多艘無人艇表明，美軍將持續致力于擴大無人駕駛能力，將無人艇整合到作戰概念中，并利用自主技術在復雜的海軍環境中取得成功。無人艇的預算分配包括采購平臺和開發使能技術、培訓計劃和基礎設施升級，以支持無人艇在海軍作戰框架內的無縫集成和部署。

海軍的預算提案強調了發展大型無人水面艦艇（USV）的戰略重點，以提高作戰效率并保持海上安全的競爭優勢。未來幾年USV的采購標志著海軍致力于擴大其無人駕駛能力并將自主系統整合到其作戰概念中。無人艇的預算分配包括采購平臺和開發使能技術、培訓計劃和基礎設施升級，以支持無人艇在海軍作戰框架內的無縫集成和部署。這一全面的投資戰略凸顯了海軍的長期愿景，即利用自主技術在動態海軍環境中提高任務準備、作戰效率和戰略優勢。

美國海軍對大型無人水面艦艇（USV）的投資凸顯了其在快速發展的海上環境中實現海軍作戰現代化和提高作戰能力的戰略愿景。采購無人艇和開發使能技術反映了海軍利用自主系統實現任務成功和戰略優勢的前瞻性方法。通過為無人艇分配資源，海軍旨在加強其作戰準備，保持海上安全的競爭優勢，并在技術進步和地緣政治格局不斷變化的時代積極適應新出現的威脅。對大型無人水面艦艇的戰略投資標志著海軍致力于通過創新、適應性和卓越作戰來塑造海戰的未來。

USVDIV One在推進USV整合中的作用

USVDIV One在監督海軍艦隊內大型無人水面艦艇的試驗、開發和集成方面發揮著關鍵作用，其重點是增強太平洋艦隊的作戰優勢、作戰效能和戰略能力。USVDIV One 的成立突出表明，海軍致力于加速采用 USV，促進創新，并通過無人系統與水面部隊有人平臺的無縫集成來推動卓越作戰。通過引領無人水面艦艇能力的發展，USVDIV One 有助于增強海軍的作戰優勢、作戰靈活性和任務準備狀態，為充分利用自主技術潛力的未來艦隊架構鋪平道路。

USVDIV One 的建立凸顯了海軍在艦隊中推進大型無人水面艦艇（USV）整合的承諾，強調了創新、作戰效能和戰略能力在塑造未來海戰中的重要性。USVDIV One 注重實驗和開發，推動作戰優勢和卓越作戰能力的進步，促進水面部隊無人系統與有人平臺的無縫整合。

USVDIV One通過對 "海獵"和 "海鷹"等無人水面艦艇的監督，彰顯了海軍在海軍行動中致力于創新、整合和卓越作戰的決心。該分部的工作重點是通過無人水面艦艇技術提升作戰優勢和戰略能力，這凸顯了海軍利用自主系統成功完成任務和提高作戰效率的積極態度。

無人艇部署中的技術和運行挑戰

大型無人水面艦艇（USV）在海軍作戰中的部署帶來了各種技術和運行挑戰，需要仔細考慮和創新解決方案。解決無人艇的技術成熟度、生存能力和網絡漏洞對于確保其在有爭議的環境和復雜的海上場景中的有效部署至關重要。例如，開發先進的自主解決方案、彈性通信系統以及有效的指揮和控制結構對于克服在動態作戰環境中部署無人艇的挑戰、確保任務成功和作戰效率至關重要。

圍繞美國海軍無人水面艦艇開發和整合的挑戰和不確定性凸顯了需要制定全面的戰略來降低集中風險，提高生存能力，并解決與USV部署相關的作戰漏洞。對無人資產的關注在不同的任務領域和作戰場景中帶來了集中風險，需要一份關于無人水面艦艇用途和風險的綜合戰略文件，以確保問責制和實際整合。通過應對這些挑戰，海軍可以加強無人艇的部署和整合，提高其支持各種海軍任務的有效性和可靠性。

解決大型無人水面艦艇（USV）的技術成熟度、生存能力和網絡漏洞對于確保其在復雜海上環境中的有效部署和運營成功至關重要。例如，美國海軍專注于開發強大的自主解決方案、彈性通信系統以及安全的指揮和控制結構，這凸顯了克服無人艇部署技術和作戰挑戰的重要性。通過提高無人艇的成熟度和生存能力，海軍可以最大限度地提高這些無人平臺的作戰效率和任務準備能力，有助于增強海軍在不同任務場景中的能力和戰略優勢。

結論：用大型無人水面艦艇塑造海戰的未來

將大型無人水面艦艇整合到海軍作戰中預示著一個變革時代，在這個時代，創新、適應性和戰略規劃將推動海軍優勢和作戰效率。通過采用大型無人水面航行器等自主技術，美國海軍正在增強其能力，主動適應新出現的威脅，并優化其在動態海上環境中的作戰效率。展望未來，大型無人水面艦艇的戰略整合正在重塑海戰格局，為未來無人系統在維護海上利益和在廣闊的海洋上投射力量方面發揮關鍵作用鋪平道路。

參考來源：Kalea Texeira，美國空軍（退役），美國聯邦航空局航空戰略專家

引言

數字時代帶來了各行各業的范式轉變，軍隊也不例外。大數據的出現徹底改變了武裝部隊的作戰方式，提高了他們的能力和效率。本文將深入探討大數據在軍事行動中的作用，重點介紹其在情報收集、預測性維護和戰略決策中的應用。

情報收集與分析

軍事行動最關鍵的方面之一是情報收集，現在可以使用大數據來增強和改進情報。由于衛星、無人機、社交媒體和傳感器等各種來源會產生大量信息，大數據分析可以幫助過濾和處理這些信息，以提取可操作的見解。

模式識別：通過分析海量數據集，大數據可以幫助識別敵人行為、部隊移動和通信網絡的模式和趨勢。這些模式可以提供有關敵人戰略、弱點和潛在威脅的寶貴見解。

地理空間情報：大數據分析可以處理和分析衛星圖像和地理數據，以提供沖突地區地形、基礎設施和資源的準確和最新概述。這種地理空間情報有助于更精確地規劃和執行軍事行動。

社交媒體分析：在當今互聯互通的世界中，社交媒體已成為信息的“金礦”。通過使用大數據分析，軍隊可以監控和分析社交媒體平臺上的動向，以收集有關公眾情緒、敵人宣傳和潛在安全威脅的情報。

預測性維護和資源優化

車輛、飛機和武器等軍事資產的維護和保養對于確保武裝部隊的戰備狀態至關重要。大數據分析可以通過以下方式幫助進行預測性維護和資源優化：

預警系統：通過分析來自傳感器和其他監控設備的數據，大數據可以識別軍事裝備磨損的早期跡象、潛在的系統故障和其他維護問題。該預警系統使武裝部隊能夠主動解決問題，確保最佳性能并降低行動期間意外故障的風險。

資源優化：大數據分析可以通過識別供應鏈和物流網絡中的低效率和冗余來幫助軍隊優化資源。通過簡化流程和更有效地分配資源，武裝部隊可以降低成本、縮短響應時間并提高整體作戰效率。

人員預測分析：除了設備維護外，大數據還可用于監控軍事人員的健康和福祉。通過分析體能、壓力水平和認知能力等因素，大數據可以識別士兵健康的潛在風險，并推薦預防措施以保持最佳表現。

戰略決策

大數據對軍事行動的戰略決策具有變革性影響。通過提供實時見解和預測分析，它可以幫助軍事領導人做出明智的決策并提高其戰略的整體有效性。

態勢感知：大數據分析可以整合來自多個來源的數據，包括衛星圖像、監控源和情報報告，以提供對操作環境的全面和實時的了解。這種增強的態勢感知可以幫助軍事指揮官做出更明智的決策，并根據不斷變化的情況調整他們的戰略。

兵棋推演和模擬：大數據可用于創建復雜的兵棋推演場景和模擬，使軍事領導人能夠在受控環境中測試和完善他們的戰略。通過分析這些模擬的結果，軍事規劃者可以識別潛在的弱點，預測敵人的反應，并為實際行動制定更有效的策略。

決策支持系統：大數據可以集成到決策支持系統中，該系統使用人工智能 （AI） 和機器學習算法來分析和處理信息，為軍事領導人提供數據驅動的建議。這些系統可以幫助確定最有效的行動方案，同時考慮多種因素，如任務目標、可用資源和潛在風險。

戰后分析：軍事行動完成后，可以采用大數據分析來評估其有效性并確定需要改進的領域。通過分析有關傷亡、資源消耗和任務成果的數據，軍事領導人可以從過去的經驗中吸取教訓，并不斷完善他們的戰略和戰術。

結論

不可否認，大數據在軍事行動中的作用非常重要，其應用范圍涵蓋情報收集、預測性維護和戰略決策。隨著數字時代產生的數據量不斷增長，大數據分析在現代戰爭中的重要性也將不斷提高。通過利用大數據的力量，武裝部隊可以提高其能力，做出更明智的決策，并最終在不斷變化的軍事行動環境中獲得競爭優勢。

參考來源：GLOBMILL

在技術飛速發展的時代，戰爭的面貌正在發生重大轉變。人工智能（AI）與軍事系統的結合正在徹底改變我們進行戰爭的方式。

本文將深入探討人工智能在戰爭中的迷人世界，重點關注認知戰爭的概念以及人工智能在塑造未來戰斗中的作用。

認知戰爭： 新領域

認知戰爭代表著軍事行動模式的轉變。它戰略性地利用人工智能和機器學習來影響對手的認知過程。

其目的是操縱決策過程，制造混亂，最終獲得戰略優勢。這種方法利用人工智能的力量來增強人的能力，因此越來越被認為是現代戰爭中的有力工具。

認知戰爭最顯著的實例之一是國防科技初創公司 Anduril 開發的 "幽靈 4 "無人機。這架無人機是人工智能融入軍事系統的見證。它配備了人工智能，可以在地面單個操作員的控制下執行各種偵察任務。它利用機器學習來分析圖像和識別目標，展示了人工智能在增強軍事能力方面的潛力。

盡管如此，重要的是要以平衡的視角來看待這一發展。雖然幽靈 4 無人機代表了軍事技術的重大進步，但它也提出了幾個問題。

在戰爭中使用人工智能，尤其是能夠做出決策的自主系統，會帶來新的復雜性和不可預測性。如果這些系統出現故障或被對手利用，就有可能產生意想不到的后果。

此外，在戰爭中使用人工智能所涉及的倫理問題也是一個一直爭論不休的話題。機器在戰場上做出生死攸關決定的前景是一個有爭議的問題。雖然人工智能通過接管危險任務有可能減少人員傷亡，但缺乏人類判斷力和責任感是一個主要問題。

最后，在認知戰爭中使用人工智能有可能使沖突升級。操縱對手決策過程的能力可能導致誤判和誤解，增加沖突風險。因此，制定明確的規則和條例來規范人工智能在戰爭中的使用以降低這些風險至關重要。

數字化、透明戰爭時代

2023 年標志著數字化、透明化戰爭的到來。烏克蘭戰爭就是這一新時代的明顯例證。由于衛星、數字痕跡和用戶在社交媒體上生成的內容提供了全面的透明度，全世界都看著俄羅斯在烏克蘭邊境集結兵力。在這個時代，再也不可能用陸海空三軍偷襲另一個國家了。這些兵力造成的死亡和破壞也無法掩蓋。這種透明度迫使兵力調整戰略，以更加分散的方式移動和機動。

精確武器的影響

精確武器的出現又一次改變了戰爭的游戲規則。這些武器可以用一枚成本效益高的導彈摧毀價值數百萬的平臺。這一現實正在改變軍隊、海軍和空軍的組織、裝備和作戰方式。

在烏克蘭沖突中，精確武器成功打擊了裝甲車輛和飛機，凸顯了其有效性。現在的挑戰是降低這些武器的成本和復雜性，各國正在緊急開展這項工作。

未來： 人工智能驅動的變革

人工智能與戰爭的結合必將推動國家對抗沖突的方式發生深刻變革。機器人技術、自主性、連通性、安全云中的數據以及人工智能的進步將導致武裝力量迅速發展為有人、無人和自主能力的團隊。

這一轉變的意義將不亞于 Airbnb 和 Uber 等數字平臺對各自行業的影響。然而，盡管發生了這種轉變，戰爭的本質將保持不變--意志的較量，理性、情感和機遇的混合

即將結束...

我們深入研究了人工智能與戰爭，發現自己正站在一個新時代的懸崖邊上。將人工智能融入軍事系統的確是一把雙刃劍。一方面，它有望徹底改變戰爭，增強軍事能力，并有可能減少人員傷亡。另一方面，它也提出了深刻的倫理道德問題，作為一個社會，我們必須努力解決這些問題。

例如，在認知戰爭中使用人工智能會帶來機器做出生死攸關決定的幽靈。我們能把如此關鍵的決策交給算法嗎？在自主系統主導的領域，我們如何確保問責制？

這些問題不僅是技術問題，更是深刻的哲學問題，涉及我們的價值觀和原則。

此外，人工智能在戰爭中的潛在濫用也是一個重大問題。如果落入壞人之手，這些技術可能會被用來加劇沖突、操縱輿論或侵犯人權。

我們如何防止這種濫用？

我們如何在利用人工智能的好處和防范其潛在風險之間取得平衡？

關鍵是要以謹慎和負責的態度對待它。我們必須促進有關這些問題的公開對話，鼓勵不同的觀點和嚴謹的辯論。

只有通過這樣的討論，我們才有希望以負責任和合乎道德的方式在戰爭中利用人工智能的力量。

近年來，美國國防部和各軍種相繼發布一系列指導性文件，建立了反無人機發展戰略，在突 出反無人機作戰技術優勢的同時更加注重體系建設。 文中以美軍反無人機發展現狀為背景，研究 行業動態、技術發展趨勢與威脅研判，對美軍反無人機作戰理念加以研究。 重點分析其技術項目投 入和軍事應用，從反無人機通過探測技術、高功率微波和激光武器系統的開發與研制及相應電子對 抗技術機理角度歸納總結，通過作戰現狀研究分析美軍反無人機未來發展趨勢，提出啟示與建議。

近年來，無人機技術的飛速進步使得其在商業 與軍事領域的運用得到更多拓展。 繼戰機、武裝直 升機和精確制導武器之后，無人機系統以其具備的 優秀偵察、打擊能力成為戰場防空新威脅。 從美國 防部陸續發布的文件來看，美軍正加緊提升其賽博 空間和電磁戰領域的集成融合，尤其以反無人機作 戰能力研究為重點之一提出了多項重大戰略性 舉措。

關于未來戰斗機發展的若干討論

楊偉 中國航空工業集團有限公司

本文發表于《航空學報》2020，41（6）

**摘要:**近年來，在第四代戰斗機陸續批量服役和大國競爭的背景下，關于戰爭形態演變以及四代后戰斗機如何發展的討論絡繹不絕。本文回顧了戰斗機“代”的起源和跨代發展的驅動因素，概述了空戰觀察（Observe）、判斷（Orient）、決策（Decisi0n）、行動（Act）（OODA）環的演進歷程，并提出了OODA3.0的內涵。闡述了機械化、信息化、智能化發展的依托與躍升關系，就自主性、有人、無人，強平臺、體系、分布式作戰運用的辯證關系，以及敏捷高效的研發模式等進行了討論。 **關鍵詞:**戰斗機；跨代；空戰；OODA；智能化 2019年10月，美國空軍正式組建“先進飛機”項目執行辦公室，以期利用“敏捷軟件開發、數字工程、開放系統、模塊化架構”等先進技術，按照強調快速設計、生產、小批量裝備的“數字化百系列”理念，在5年左右的時間周期內，快速推進下一代戰斗機（NGAD）的研發 。2020年2月，美國國防部提出2021財年預算，規劃未來5年為研發美國空軍下一代戰斗機及其配套動力投入約115億美元 。2019年4月、2020年2月，美國戰略和預算評估中心（CsBA）分別發布《走向大國競爭時代的美國空軍》 與《未來美國空軍作戰力量的五項重點任務》 ，建議2024年首批交付2架、2030年交付50架下一代戰斗機。近期一系列公開信息表明，美國正在抓緊發展下一代戰斗機，并計劃在2030年左右形成作戰能力，關于NGAD的研制投資規模如圖1所示 。

圖1美國2020年空戰論壇披露的NGAD研制投資規模 近年來，在第四代戰斗機陸續批量服役和大國競爭背景下，關于戰爭形態演變以及四代后戰斗機如何發展的討論絡繹不絕。本文回顧了戰斗機“代”的起源和跨代發展的驅動因素，概述了空戰觀察（Observe）、判斷（Orient）、決策（Deci-si0n）、行動（Act）（簡稱OODA）環的演進歷程并提出OODA3.0的內涵，闡述了機械化、信息化、智能化發展的依托與躍升關系，就自主性、有人、無人，強平臺、體系、分布式作戰運用的辯證關系，以及敏捷高效的研發模式等進行了討論。

1戰斗機的“代”

1.1“代”的起源

航空百余年，前50年的戰斗機沒有“代”的概念。進入噴氣時代后，戰斗機的設計目標與作戰效能發生了巨大變化，逐漸產生了“代”的說法。迄今為止，關于“代”的劃分尚存在分歧，也沒有統一的標準，典型的有美國的舊四代、新五代說，俄羅斯的五代說和中國的四代說（本文除引用外，主體上采用中國的四代說）。 美國空軍“空中優勢2030”研究項目主管亞歷克斯.格林科維奇準將在2017年發表的《未來空中優勢》 中寫道:“美國空軍20世紀80年代啟動先進戰術戰斗機（ATF，F-22的前身）計劃時，并沒有準備創建第五代戰斗機，只是計劃研發能夠適應21世紀初作戰環境的戰斗機。僅當完成研制并看到它的巨大優勢后，才認識到F-22相對F-15、F-16是跨代的能力提升。隨后將F-22作為第五代戰斗機的基線，并按照這個架構重新追溯分類了以前的戰斗機。自然，當我作為一個年輕飛行員駕駛F-16時，并不知道這是第四代戰斗機。也就是，在空軍采用第五代范式來描述F-22之后，我們才知道F-16（和F-15）屬于第四代戰斗機。”這僅是“代”形成過程的一種說法，但在某種意義上涂釋了“代”的一些內涵。 事實上航空業界早已認識到，戰斗機代際之間存在著補充到替代的關系，即自然“換代”現象。1963年《現代航空》 在介紹F-111時，根據它替代F-4的研制目標，稱其為美國下一代戰斗機。1968年美國國防研究與工程主管辦公室發表的《戰斗機:國防科學特別委員會報告》 中，也將當時正要啟動研制的FX和VFAX分別稱為美國空軍和海軍的下一代戰斗機，此后這2個項目分別發展成典型的第三代戰斗機F-15和F-14。但是這些論述并未著眼于戰斗機的發展規律，也未對歷史上的戰斗機進行劃代，更沒有定義“代”的特征。 隨著第三代戰斗機的問世，航空專家們注意到戰斗機在飛行性能取向上，出現了“否定之否定”的現象，引發了對“代”的討論。1974年，《荷蘭航空學會年鑒》 按照平直翼、后掠翼、超聲速和2馬赫級的發展特征把F-4之前的噴氣戰斗機劃分為四代。這種劃代沒有體現飛行性能取向的本質變化，因而未被廣泛認同。1974年，皮爾.格雷斯特在瑞士《Interavia》雜志上發表文章《格斗的復蘇》 ，文中雖然沒有明確闡述劃代問題，但把F-86和F-15分別定義為噴氣格斗戰斗機的起源和“新一代”格斗戰斗機的復蘇，把追求高空高速飛行的“百系列”（F-101、F-104等）戰斗機歸為誤入歧途的一代，這一說法建立了當今戰斗機劃代的基本脈絡。這種基于對歷史總結的劃代方式很快流傳開來，1979年《航空知識》就將幻影-2000稱為第三代戰斗機 。前蘇聯將同米格-21沒有本質區別的米格-23稱為第三代戰斗機，而將蘇-27稱為第四代戰斗機，這也是造成俄羅斯的五代說與美國舊四代說差異的主要原因。 前三代戰斗機的劃分呈現出冷戰期間大約每10年發展一代戰斗機的規律。前蘇聯蘇-27和米格-29開始試飛后，促使西方航空界開始討論下一代戰斗機。在1987年英國簡氏出版公司舉辦的未來作戰飛機研討會上，美國空軍研發和采購主管副參謀長辦公室作戰需求主任明確指出:前蘇聯正在裝備與F-15、F-16具有同樣性能的第三代戰斗機蘇-27、米格-29，美國需要加快研制新一代戰斗機ATF來取得未來戰場的制空權 。 為了消除美國國會與公眾的誤解，并同俄羅斯在戰斗機劃代上拉平，美國前航空博物館館長瓦爾特.博伊恩在2005年《c0deone》 雜志上撰文將F-22、F-35稱為第五代戰斗機，從而形成了今天較為流行的美國新五代說。中國一直保持了原來的四代劃分方法。

1.2跨代的驅動因素

成功的戰斗機產生于需求與技術的有機銜接，跨代發展更是需求牽引與技術推動共同作用的結果。因此，“代”的劃分以能力和技術兩大類要素為標志。 總體上來說，下一代戰斗機較上一代戰斗機能夠體現作戰效能的躍升。美國的F-15相對F-4、F-22相對F-15，俄羅斯的蘇-27相對米格-21、蘇-57相對蘇-27，中國的殲-10相對殲-7、殲-20相對殲-10，均是如此。 歷史上各代戰斗機間的作戰效能躍升程度不盡相同，屬于同一代的不同戰斗機間的作戰效能也會有較大差異，甚至一個型號的戰斗機各批次間的作戰效能可以有根本性的變化，如F-16的Bl0ck20與Bl0ck60。作戰效能更需經過實踐加以檢驗。1992年，美國空軍簽署F-22采辦決策備忘錄時，僅要求在相同的自由空戰條件下，F-22的作戰效能是F-15的2倍，并將此作為全速生產決策的前提條件 。2006年，在阿拉斯加埃爾門多夫空軍基地舉行的“北方利刃”演習中，F-22以“144：0”的戰績橫掃三代機，遠超出研制初期制定的目標 。 雖然主觀上總是期望跨代發展能在作戰效能方面取得最大的躍升，但是由于從提出需求到投入使用需要較長的時間，戰場環境與想定可能出現較大變化，從而導致新的戰斗機并不一定能夠適應新的戰場環境。針對歐洲大規模線性戰場設計的F-4戰斗機，在越南戰場的復雜環境和政治約束下，其高空高速性能和超視距作戰能力基本無法發揮，空戰交換比也沒有展現出相對前一代米格-17/19等戰斗機的顯著優勢。目前F-22也面臨相似的問題，一方面F-22在裝備15年后，仍是高性能戰斗機的標桿，另一方面脫離原來想定的歐洲戰場轉向西太平洋戰場后，較短的作戰半徑使該機也很難有所作為 。 跨代發展不是能力的全面躍升，而是適應未來需求的合理選擇，有跨越、有繼承、也有舍棄。以前的跨代從未發生所有能力全面躍升的現象，二代機放寬了亞聲速機動性的要求，三代機放寬了最大速度的要求。同一代戰斗機中不同型號飛機對能力特征的追求程度也有差異，二代機中F-5沒有追求2馬赫級的速度，而有較好的機動性；三代機中F-15早期為追求機動性號稱“沒有為對地攻擊付出1磅重量 ”（實際上具有對地攻擊能力），后期發展為“雙重任務戰斗機”，掛裝保形油箱幾乎成為基本配置，機動性被大幅犧牲；四代機中F-35按照對地為主的任務定位，為航程和內埋武器能力而放寬了超聲速能力的需求，并且同F-22樹立的4S（隱身、超聲速巡航、過失速機動、超強信息化）的四代機典型特征相比，至少不具備超聲速巡航能力。 縱觀戰斗機發展的歷史，每一次跨代都脫離不了科技進步的強大助推。 第一代戰斗機的誕生，源于噴氣動力的突破。跨聲速面積律、大后掠/三角翼布局、薄翼型、加力渦噴發動機等一系列技術的突破，為二代機提供了研制基礎。三代機的成功離不開混合流型布局（邊條、鴨翼）、加力渦扇發動機、電傳飛控、綜合化航電等技術的應用。四代機出現“技術突襲”效果，更得益于美國20世紀50年代便開始秘密研究的隱身技術。 某些技術特征一旦固化在飛機平臺上，與飛機的布局、結構等融合在一起，便無法遷移到前一代飛機。如二代機不具備高升力布局和高推重比動力，便無法實現高機動；三代機不具備隱身外形和內埋武器艙，便不能實現隱身，這些固化不可遷移的技術特征，構成了“代”的邊界。 然而，跨代飛機并非追求所有技術的全面躍升，新一代飛機沿用前一代飛機部分技術的情況非常普遍，甚至偶有看似倒退的情況。例如，美國二代機F-5采用了邊條布局，而其三代機F-15卻沒有使用邊條，甚至沒有采用前緣機動襟翼。美國海軍為二代機F-4J配備了脈沖多普勒雷達和頭盔瞄準具，而法國三代機幻影-2000C僅配裝了單脈沖雷達，并且多數西方三代機在2000年以前都未使用頭瞄。 有些新的技術可以遷移到前一代飛機，并帶來顯著效果。“一代平臺幾代航電”某種程度上反映了這個道理。如土耳其的F-4E通過換裝EL/M-2032脈沖多普勒雷達、玻璃化座艙等，改進為“終結者2020”后，有能力在超視距空戰中擊敗蘇-27等20世紀80年代標準的三代機。 總之，先進技術在跨代戰斗機上不是為了應用而應用，而是源于作戰需求的牽引。應用新的噴氣動力和布局技術，源于二戰期間垂直攻擊、一擊脫離戰術的制勝需求；應用渦升力布局、電傳飛控，源于越戰后強調機動格斗的要求；應用綜合化航電武器系統，源于先進中距空空導彈以及復雜戰場電磁環境提出的信息化作戰需求；應用隱身技術，則是源于制勝前蘇聯蘇-27和米格-29的任務需求。 因此，“代”的特征是跨代發展的“果”，而牽引跨代的“因”，是需求與技術推動，如圖2所示。

圖2需求與技術共同驅動了戰斗機的跨代發展

1.3未來戰斗機“代”的困惑

為發展未來戰斗機，2010年11月美國空軍發****布了下一代戰斗機能力征詢書 ,期望在2030年左右形成初始作戰能力。隨后,波音、諾.格、洛.馬3家公司分別拋出了投石問路的“F-X”方案。期間,針對所謂第六代戰斗機的特征展開了一系列討論 ：是高超聲速的嗎？隱身性能如何？能夠搭載定向能武器嗎？升限是多少？是有人駕駛的嗎？最后,美國空軍發現論證的結果并不如意,且無法接受。一是研發成本可能超過歷史上任何一個戰斗機項目,二是研發進度可能致使2040年左右才能部署,三是3D打印、高超聲速、集群作戰、自主性等新概念技術很難成為“靈丹妙藥”或“銀彈”,并且成熟度和可應用性有限。 2016年,美國空軍“空中優勢2030”研究團隊向高層建議：據棄有關“第六代”戰斗機特征的討論,而將重點放在如何定義穿透性制空（PCA）的能力上來。甚至不刻意區分是B-轟炸機、A-攻擊機、F-戰斗機或MQ-無人機,并使用“能力簇”“系統簇”進行描述。同年5月美國空軍參謀長批準了《空中優勢2030飛行計劃》 ,明確了美國2030十破解“反介入/區域拒止”（A2/AD）能力的建設目標。 目前,美國正在抓緊研制的穿透性制空作戰飛機,雖然沒有冠以“第六代戰斗機”的花冠,但其可能超越以往戰斗機的遠航久航能力、多武器/高密度掛載帶來的高殺傷力、超聲速無尾布局帶來的全向極低隱身以及自防御彈末端硬殺傷防御等系列能力,將對未來空戰形態帶來革命性的變化,使其能夠突入高烈度對抗的“反介入/區域拒止”環境。相比而言,F-22、F-35在這種環境下只能留在防區外。因此,事實上將形成對四代機的跨代能力飛躍,足以構成“下一代”戰斗機。

2信息化、智能化的時代需求

2.1OODA環的演進

美國飛行員約翰.博伊德上校在20世紀60年代提出采用OODA環來描述空戰過程 。OODA環理論具有普適性,約翰.博伊德通過能量機動性（EM）來描述飛機的機動能力,提出采用基本空戰機動（BFM）等方法指導飛行員提高格斗技能、把握格斗策略,并深深影響了第三代戰斗機的設計。 隨著先進中距空空導彈的出現,超視距（BVR）空戰較視距內（WVR）空戰的占比逐漸提高,并成為空戰的主流形式 ,“機動為王”的OODA（暫且稱為OODA1.0）時代正在過去。信息領域的能力比力學領域能力顯得更為重要,F-35的飛行員在“紅旗”演習中總結出：“信息就是生命”。2017年洛.馬公司的托德.舒克和美國空軍研究實驗室（AFRL）的埃里克.布拉希提出了OODA2.0的概念 ,仿效EM理論,提出信息權（IP）和信息機動性（IM）,涂釋了F-35在模擬對抗中的巨大優勢。 信息機動性理論使用通信理論參數,如信道容量、信息嫡、單位時間發送消息數以及傳輸速度,來替代能量機動性理論中的位置、推力、升力、速度和其他物理參數,由此產生的信息優勢度量類似于針對單位剩余能量（Es）的博伊德公式,通過比較,可以確定博奕雙方信息位勢的相對強弱 。 埃里克.布拉希長期研究信息融合、人工智能等領域的軍事運用,早在2000年就嘗試定義信息優勢（IS）概念 ,提出“信息優勢是指收集、處理和不間斷傳輸的信息流,同時利用或阻止對手實施同類行為的能力”。可以看出,“信息為王”OODA2.0的重點在于：增強自身的信息獲取能力,削弱對手的信息獲取能力。 增強自身的信息獲取能力的手段包括：配裝有源相控陣雷達（AESA）、光電瞄準系統（EOTS）、分布式孔徑系統（DAS）、電子支援系統（ESM）等機載傳感器以及獲取體系信息的各種數據鏈。傳感器的性能、工作模式、抗干擾能力、信號處理能力、信息傳輸能力等,構成了信息優勢的一個方面。 削弱對手的信息獲取能力的方式包括:雷達隱身、紅外隱身與射頻隱身，使用不易被對手發現的探測方式如低截獲探測（LPI）、無源探測、觸發探測等，實施信息對抗如電子干擾（ECM）、有源/無源末端干擾等。隱身的頻域、角度范圍和性能，探測的隱蔽性，遏制對手進行探測的手段與能力等，構成了信息優勢的另一個方面。 隨著機載信息的不斷豐富，對多源信息進行融合，逐漸成為提高作戰效能的又一個關鍵。信息融合既包含本機各傳感器、編隊內作戰飛機以及作戰體系3個層級的信息融合，也包含態勢級、武器級不同精度與更新率的信息融合。在對抗博奕的環境下、在復雜戰場電磁環境中，將不同來源、精度、置信度、更新率的信息進行融合，還要去偽存真，對OODA2.0提出了新的挑戰。“信息在眼前”已是當今有人戰斗機追求的重要目標，通過對系統中流動的信息和飛行員需求進行綜合考量，實現在合適的時機，以最佳的方式，向飛行員呈現最有用的信息。 近年來，關于戰斗機中信息博奕的策略日新月異，雷達與電子戰結合產生了高增益電子支援（HGESM）和高功率電子干擾（HPECM），可以實現對雷達的旁瓣進行探測與干擾；多種傳感器互相提示、相互補盲；多架飛機協同探測、協同攻擊等技術不斷涌現。洛.馬公司標稱自己實際上更像是一家信息和體系公司。在體系與體系對抗的背景下，跨域協同、跨域作戰（如美國海軍由E-2D預警機、宙斯盾系統、SM-6防空導彈、F-35組成的綜合防空火控系統NIFC-CA）更增加了博奕的復雜性。 復雜性增加的同時，對飛行員也提出了更加嚴峻的挑戰。現代戰斗機的飛行員不僅要求身體過硬，更要求擁有豐富的知識和敏捷的分析、判斷、決策能力。OODA環運轉的核心是飛行員，博伊德當年就提出:戰斗機飛行員不是勝于肌肉的反應速度，而是勝于大腦到肌肉的關聯速度。 為了支持和幫助飛行員，航空業界很早就開始探索利用人工智能（AI）提升OODA環的運轉速度。美國20世紀80年代便開展了飛行員助手（Pil0t，sAss0ciate）的研究 ，采用專家系統、智能信息融合等構建了系統狀態評估、態勢評估、任務規劃、戰術規劃、人機接口五大系統。隨后還啟動了旋翼機飛行員助手（RPA）、自動機組（Aut0-Crew）、空戰模擬系統（TacAir-S0ar）等。持續開展了智能（認知）雷達、認知電子戰、自適應電子戰行為學習（BLADE）等研究，并已階段性應用到當前的雷達、電子戰中。特別是2016年以來，美國辛辛那提大學與美國空軍研究實驗室合作的阿爾法（ALPHA）空戰系統 更是引起了AI幫助人、替代人的熱烈討論與研究熱潮。 母庸置疑的是隨著人工智能的符號主義、聯結主義交替上升，特別是近年來深度學習、強化學習等技術的涌現與發展，引入人工智能形成新的“智能為王”的OODA3.0將是OODA環發展的又一個跨越。OODA3.0是指在OODA2.0信息化基礎上，對環中的4個環節分別引入相應的智能體（Agent）族，進一步提高OODA環的準確性、敏捷性和快速性。 2016年6月，美國國防部國防科學委員會發布《自主性研究報告》 ，對涉及戰場態勢感知、防護、兵力應用和支持保障4種類型的10個項目按照“快速決策、海量異構數據分析、間歇式通信、高復雜度協同行動、高危險任務和持續性任務”6個任務域對引入人工智能可能帶來的收益進行了分析與預判，并提出面向新的自主使能（Aut0n0-my-enabled）任務域發展的路線圖。2018年7月，美國《航空周刊》提出10項重塑航空航天領域的技術，其中就包括“航空器十人工智能技術”。 按照智能體的分類，戰斗機所引入的智能體多數屬于效用驅動與學習增強類型，并且將按照復雜組織體層、體系層、平臺層、系統層、設備層等進行分層、分級、分區搭建與聯接。 OODA3.0不是對OODA2.0和OODA1.0的揚棄，相反需要強化OODA2.0和OODA1.0來提供支撐，如圖3所示。進一步，OODA3.0的決策對象將超越戰術級交戰，上升到任務決策級，同時在空間、時間、行動端進行拓展。空間上將從以武器射程為約束的交戰范圍擴展到以目標縱深為約束的任務范圍；時間上針對態勢的理解與預測時段將從分鐘級擴展到小時級；而行動端的核心將聚焦以對手不能連續觀察和理解的速度，使任務決策轉化為機動和殺傷，創造出己方可利用的“零域”作戰空間 。 總而言之，戰斗機的機械化是信息化的前提，而信息化又是智能化的基礎。

圖3 OODA1.0到OODA3.0的演進過程

2.2自主性與人機協同

“自主性”是指一個系統為了實現特定的目標，能夠基于它的知識以及對世界、自身與場景的理解，獨立地在不同行為中進行選擇，并組合相應行為的能力。人工智能在戰斗機領域應用的核心與評價標準是自主控制等級（ACL）。2012年11月美國國防部頒布指令3000.09 ，按照人的參與程度，將自主控制劃分為3個等級:人在環內（IntheL00p）的半自主、人在環上（OntheL00p）的人監督、人在環外（Out0ftheL00p）的全自主。 早在2002年美國空軍研究實驗室將無人機自主控制等級（ALFUS）劃分為10級，并得到普遍認同 。2017年1月美國海軍分析中心（CNA）在《人工智能、機器人和蜂群》 報告中分析了自主性技術的發展態勢、認識誤區、面臨挑戰，提出了若干自主能力等級的評判標準，包括基于OODA環的自主控制等級，以及根據任務復雜度、環境復雜度與對人的依懶性進行等級的劃分等，期望能夠建立統一的ALFUS框架。 盡管有許多自主控制等級的劃分方法，但目前尚未形成滿足實用并普遍認同的等級劃分。其中基于OODA環的智能空戰自主控制等級，對戰斗機人工智能相對更為適用，可以在感知、判斷、決策、執行等環節，分別以不同的行為模式定義自主控制等級，牽引智能技術發展。 2019年9月美國空軍發布了《2019美國空軍人工智能戰略》 ，作為美國國防部人工智能戰略的附錄，提出了AI可以提升空軍的5大能力:空域管理、全球打擊、快速全球機動、情報-監控-偵查和指揮控制等，并指出AI不是萬能的。為支持美國政府關于“維持美國人工智能領導地位的行政命令”，該戰略將是美國國防部未來幾年預算和資助的優先方向，也是實施美國空軍“空中優勢2030”相關信息技術、數據、算法等發展戰略的基本框架。 2019年3月，美國空軍首席科學家辦公室（AF/ST）與空軍研究實驗室聯合發布了《自主性地平線:前進之路》 ，報告對2015年《美國空軍未來作戰概念》 中設想的“戰斗管理人員控制大量自協調飛行器或程序”的自主系統應用場景提出質疑，并提出應該將自主系統視為戰斗管理功能的主要參與者，而不僅是自主的平臺設備。未來，自主系統應該是美國空軍面向服務、網絡化和以信息為中心的密集型體系。 自主不是自動，也不是自動化。嚴格意義上來說，目前沒有任何一個機器是完全自主的。從空戰所需的各個過程來說，人工智能更適于快速決策、海量異構數據分析、高復雜度協同行動。由于空戰所具有的信息不完全、干擾不確定、實戰檢驗少、可信性要求高等復雜性限制，在可預見的時期內，人工智能不太能夠完全取代人，全自主地承擔復雜的空戰任務。因此，OODA3.0目前階段主要是人工智能和飛行員共同形成的混合智能，以人機協同的方式出現在未來戰斗機發展中。人工智能在空戰中提供基本認知，提出供選擇的作戰方案，飛行員從更高層次完成博奕決策。 在OODA1.0時代，飛行員對導航、飛行操縱、信息獲取、武器操作等親力親為，是一個繁忙的執行者。進入OODA2.0時代，飛機飛控航電系統能夠為飛行員提供綜合化的導航、飛行、態勢、火控信息，飛行員的主要責任演變為信息博奕與攻防行為決策，腦力負荷大于體力負荷，是一個戰術決策者。可以預期，到OODA3.0時代，飛行員將借助于人工智能對更為豐富的信息資源進行分析、判斷，大幅降低事務性腦力負荷，更好地應對復雜戰場環境，將精力更加集中在判斷決策上，進而成為空戰任務的監督者。

2.3有人與無人

自主系統帶來的變革尚不足以將有人空戰平臺變為無人空戰平臺。基于對戰斗機自主控制能力的認識與發展預判，對于下一代戰斗機是否將取消飛行員這個問題，目前國外的主流觀點仍然重視人的作用。 2013年4月，美國列克星敦研究所在《在預算減少情況下美國保持未來空中優勢的發展路徑》 報告中指出:雖然發展性能良好的無人機來替代戰斗機的前景非常美好，但實際上充滿挑戰。在任何情況下，無人機系統還不能以一種輕型、廉價的方式來替代有人戰斗機。 2017年1月，亞歷克斯.格林科維奇在《未來空中優勢》 中強調:評判未來戰斗機是有人機還是無人機，應該從作戰效能的角度出發。如果飛機上有飛行員能夠增強作戰效能，就應該是有人的。如果人的存在限制了飛機的某些能力，就應該想辦法將其變為無人的。此外，關于自主性還要考慮成本和技術的成熟度。文中他所討論的“自主”案例涵蓋了導彈、無人僚機和有人僚機，但未涉及承擔任務指揮的長機是否有可能為無人機。 2017年4月，美國空戰司令部司令霍克.卡萊爾在《空軍》 雜志上明確表示，穿透性制空戰斗機可能是有人駕駛的。雖然他確信有人機與無人機共存的局面可能會隨著時間的推移而發生顯著變化，但他認為短期內不會實現作戰飛機的全面無人化。更有可能的是，當有人駕駛飛機與無人平臺協同完成任務時，有人機將監督或控制無人平臺。

2019年4月，美國CSBA在《走向大國競爭時代的美國空軍》 報告中提出:如果在對抗或強對抗環境中大規模使用無人作戰飛機，存在著成本和可操作性的問題。穿透性作戰所需的燃油與武器數量，超視距信息感知與通信能力所需的先進的傳感器與觀瞄設備，空對空殺傷鏈閉合功能，高生存能力所需的高端防御系統等，都將會增加無人機系統的尺寸與單機成本；協同作戰的組織也有一個如何規劃和如何實現的問題。此外，在《未來美國空軍作戰力量的五項重點任務》 報告中，CSBA一直堅持“需要增強高端有人機能力，無人機系統仍然被視為有意義但尚未完全開發的作戰平臺”。

事實上，迄今為止各國提出的下一代戰斗機方案，僅波音、諾.格在2010年左右曾考慮有人/無人可選模式，并設想基于有人構型的有限無人功能，但近期已不再強調此類方案。目前，美國波音、諾.格、洛.馬的下一代戰斗機方案全部為有人構型。在英國脫歐的背景下，歐洲出現的2種下一代戰斗機方案均為有人構型，尤其是英國牽頭的“暴風”方案專門提出了新穎的虛擬現實座艙概念。日本最新提出的下一代戰斗機方案雖然外形和布局出現顯著變化，但同樣堅持了2010年以來一貫的有人機構型。

3平臺與體系協同發展

3.1平臺是基礎

未來戰斗機在平臺層面普遍要求遠航久航、高速、全向寬頻帶隱身、攜帶充足的空空/空面武器，并為飛行員提供能夠被充分理解的戰場態勢圖像以及決策因果關系的預判；在體系層面需要建立柔性的并具有冗余節點的網絡，近零延時以形成統一融合的態勢圖像，創建多殺傷路徑，跨任務區實時傳遞目標信息等。這種平臺和體系層面的能力需求，反映出強平臺與裝備體系化建設的發展關系，強平臺是強體系的基礎，強體系促進強平臺發揮更好的作用。 美國國防部《體系（S0S）的系統工程指南》 將體系定義為:由獨立系統組成的完成特定功能的大系統，大系統整體能力大于所有部分功能之和。根據這一定義，對于美軍2030年空中優勢計劃而言，B-21、穿透性制空/穿透性電子戰（PCA/P-EA）飛機等組成的穿透性打擊編隊便是一個體系。穿透性制空和小型先進能力導彈（SACM）、微型自防御彈藥（MSDM）、防區內打擊武器（SiAW）等，構成了低一個層級的體系。這個層級的體系與下一代制空體系的邏輯關系十分緊密，下一代戰斗機不僅具有探測、攻擊、電子戰等功能，還需要配備下一代武器，才能真正發揮作戰效能。

3.2平臺與體系并行發展

沉迷于平臺強大而忽視體系構建，會犯F-22成為“信息孤島”的錯誤，而忽視平臺發展奢求體系能力涌現，體系則可能是空中樓閣，未來發展應該是平臺與體系并行發展、協同推進，由強平臺構筑強體系。 2018年7月，美國國防高級研究計劃局（DARPA）提出的基于功能分布的“馬賽克戰”理念，被廣泛誤解為:大量低成本平臺是未來空中優勢的發展方向。實際上，早在2016年美國空軍圍繞“空中優勢2030”研究時，就已經將低成本、可消耗平臺作為概念框架納入研究，經過深入分析后認識到，正如情報偵察監視是“反介入/區域拒止”作戰體系的“阿略琉斯之腫”一樣，美軍在防區外縱深打擊區域，無法獲得足夠數量的感知目標，支持其大規模的作戰資產消耗 。2019年原美國空軍ISR主管德普圖拉在《馬賽克戰:恢復美國的軍事競爭力》 中提出:“馬賽克戰不是用可消耗蜂群替代現有平臺。高性能強平臺將在未來作戰中繼續發揮重要價值，武斷將其否定是不切實際和魯莽的。應用馬賽克戰單元的價值，是為了增強高性能平臺的效能”。低成本、可消耗的XQ-58A的數量優勢無法替代PCA承擔的奪取空域、空中護航、壓制防空等進攻性作戰任務，更不具備千里奔襲、一擊制敵的穿透能力。

《在預算減少情況下美國保持未來空中優勢的發展路徑》 對于防區內/外緊密結合、前沿分布自主決策的戰爭設計，充分體現了體系化的作戰思想。通過選取現役或在研的多種平臺所具有的部分能力，結合形成完成某項特定任務的體系。用于實施分布式作戰的航空裝備，應當廣域空間分布、遠程快速到達和相互支援保障。

3.3平臺與分布作戰的關系

2016年7月，美國空軍大學何蒂斯.李梅條令開發與教育中心發布了分布式作戰的概念 ，提出:分布式作戰是指獨立或相互依存的部隊（可在聯合作戰區域之外）協同參與作戰計劃和/或作戰決策實施過程，最終完成指揮官下達的作戰任務及其目標。分布式作戰理論的關鍵特征在于:作戰單位的空間分布、作戰單位的自主決策、協作完成上級任務等。 依據OODA3.0形成的裝備體系對分布式作戰具有天然的適應性。美國空軍提出的《空中優勢2030飛行計劃》 便符合分布式作戰的特征，比如主要由B-21和PCA等強平臺構成的穿透性作戰兵力，在局部空間和部分時段可能會遭到與防區外通信能力的拒止，必須依靠穿透性作戰編隊內部和編隊之間共同決策才能及時應對；對規劃的打擊清單之外的時敏目標，也需要與防區外兵力共同決策目標和火力的分配，方能有效完成火力后援（Reachback） ，如圖4所示 。

圖4分布作戰中運用強平臺

4快速原型、快速部署

近年來，美軍逐漸認識到自冷戰末期以來，以B-2、F-22和F-35等為代表的航空裝備，開發周期延長、研制費用暴漲已成為普遍的問題。若不改變這一趨勢，下一代戰斗機的研發將成為“不可承受之重”。 為此，美軍近年來不斷推進采辦變革，著力解決傳統采辦中需求復雜、流程繁瑣引發的軍事裝備研發和部署問題，力求快速滿足部隊作戰急需。2015年11月美國國會通過的2016財年國防授權法案 ，規定采取一種可不受聯合能力集成與開發系統（JCIDS）和國防部指令5000.01《國防采辦系統》約束的中間層采辦（MTA）方式，以實現快速原型、快速部署。其中，快速原型旨在利用5年左右時間開發出一個可部署原型，并在作戰環境中進行演示評估；快速部署旨在原型出來后6個月開始生產，并在5年內完成部署。 值得注意的是，這項授權法案一經提出，美國空軍亞歷克斯.格林科維奇就在《未來空中優勢》系列文章中提出：只有通過快速開發可部署原型的途徑，才能滿足2030年節點的要求 。2019年美國空軍采購主管威爾.羅拍也公開提到美國空軍快速研發計劃，可以用5年周期發展下一代戰斗機，同MTA的5年周期基本一致 。 經過數年的醞釀，2019年底美國國防部正式啟動5000系列采辦政策重大換版，推出獨立的國防部指令5000.80《中層采辦的運行》 ，統一規范了各軍種近50個已開展中層采辦項目的具體實踐 ，如圖5所示。美國空軍很可能將NGAD項目列入MTA采辦流程，從而實現快速研制，即一次只解決一個關鍵需求，首先產生一個遠程穿透性平臺，機載系統沿用F-35和B-21等項目業已發展的成熟系統，而后通過多個快速原型步驟，在快速部署的同時，發展新的能力增量。

圖5 5000.80指令為美下一代戰斗機5年快速原型研制提供的采辦政策依據

5 結束語

YF-22首飛至今已近30年，在大國競爭的時代背景下，技術和需求將再次走向交叉點，跨代戰斗機即將出現，它是未來分布式空中作戰體系中具有遠程、穿透、強感知、強火力和快速決策能力的強有力的骨干節點平臺，它的形態必將顛覆對傳統戰斗機概念的認知，它的出現必將帶動空中作戰樣式和航空科技與產業的新一輪革命。

參考文獻（略） 本文來源：無人爭鋒

無人機蜂群作戰已經成為軍事領域的熱點，世界各軍事強國對其關注度日益增加。為了深化對無人機蜂群作 戰的理解與認識，首先簡要介紹了概念起源，然后重點對作戰樣式、作戰優勢等進行了分析，最后以無人機蜂群作戰的軍事 應用為牽引，總結了無人機蜂群作戰深入發展需要攻克的關鍵技術難題。自海灣戰爭以來，無人機在戰爭中的應用領域 不斷拓展，深刻影響著戰爭的走向。隨著無人機的 不斷發展完善，其應用范圍不斷擴大、規模數量不 斷增多、作戰樣式不斷翻新，作戰運用已從空中偵 察、戰場監視、電子對抗向通信中繼、精確打擊和后 裝保障等領域延申，正在逐步由輔助作戰手段向基 本作戰手段過渡。綜合來看，無人機在軍事上可代 替有人機執行四類任務，即 4D 任務（枯燥乏味、環 境惡劣、危險性高、深入敵方；Dull，Dirty，Danger? ous and Deep）。 20世紀60年代，法國生物學家皮埃爾·保羅開 始了關于智能蜂群（Swarm Intelligence）的研究。通 過對自然界各類昆蟲群體的深入觀察分析，皮埃 爾·保羅發現某類昆蟲群體內部存在高度結構化的 組織，個體之間分工明確，協同工作，能夠完成遠遠 超出單一個體能力的復雜任務。其中，蟻群是最具 代表性的群體，單體之間通過簡單的信號傳遞，就 能實現較成熟的溝通協調，從而表現出某種規模化 的集群智能行為。在此現象的基礎上，人類不斷深 入研究昆蟲之間的集群行為，最終得出了如蟻群算 法（ACS）和粒子群優化算法（PSO）等諸多智能集群 算法。

近年來，無人機因其小巧靈活、智能自主等特點被廣泛應用于民用 和軍事等領域中，特別是搜索偵察過程中首要的目標跟蹤任務。無人機 視覺目標跟蹤場景的復雜性和運動目標的多變性，使得目標特征提取及 模型建立困難，對目標跟蹤性能帶來巨大的挑戰。本文首先介紹了無人 機視覺目標跟蹤的研究現狀，梳理了經典和最新的目標跟蹤算法，特別 是基于相關濾波的跟蹤算法和基于深度學習的跟蹤算法，并對比了不同 算法的優缺點。其次，歸納了常用的目標跟蹤數據集和性能評價指標。 最后，展望了無人機視覺目標跟蹤算法的未來發展趨勢。

近年來，無人機憑借其體積小、動作靈活及易于 操控等特點，在民用、軍事以及科學研究等多個領域 得到越來越廣泛的應用，例如，惡劣環境下的電力線 路檢測、大氣環境檢測、搶險救災、偵察敵情、敵方 目標跟蹤、搜索戰場情報等［１－６］ 。在無人機的諸多 任務類型中，無人機目標跟蹤有著重要的研究意義， 并逐漸成為目前無人機領域熱點研究方向之一［７－８］ 。**無人機的目標跟蹤能夠通過多種方式來實現，比如，在跟蹤目標上綁定電子標簽或安裝 ＧＰＳ追蹤 器來輔助跟蹤，但該類方法需要與目標進行近距離 接觸，在實際跟蹤任務中往往難以做到。**隨著計算 機視覺技術的飛速發展，基于視覺的無人機目標跟 蹤已成為最接近人類行為且最為直觀的跟蹤形式。 具體地，視覺目標跟蹤是指在給定某視頻初始幀中 感興趣區域（如人、車輛等）的情況下，對視頻中的 運動目標進行特征提取，根據提取到的目標特征來 預測未來時間幀中運動目標的位置和大小，從而完 成對目標的追蹤任務［９－１１］ 。

無人機視覺目標跟蹤與地面目標跟蹤相比，面 臨著 ４個挑戰：１）由于空中視野廣闊，干擾物體數 量較多，目標與其他物體之間、目標與背景之間相 互干擾，可區分性差，導致目標模型的可辨識性和 排他性不高，建立精準的目標模型較困難。２）當 無人機飛行在一定高度時，圖像影幅變大，分辨率 和清晰度變低，地面上的待跟蹤目標尺度變得很 小，目標特征和紋理變得稀少，使得目標特征提取 困難，特征表示不顯著，導致目標檢測和跟蹤難度 變大。３）無人機在跟蹤過程中易受到風力等外界 因素的影響，導致相機抖動、視角變化、運動模糊 等現象頻繁，從而易產生跟蹤漂移和丟失的情況， 實現魯棒、穩定、長時的無人機目標跟蹤較為困 難。４）由于無人機自身結構特點，大多數無人機 僅有一個 ＣＰＵ，計算資源有限，無法承受復雜度太 高的運算，如何在保證精度的情況下開發復雜度低 的跟蹤算法是極具挑戰的。隨著無人機技術的發展 和計算機信息處理能力的提升，盡管無人機視覺目 標跟蹤算法有了突破性進展，但由于上述難點的存 在，無人機視覺目標跟蹤算法仍有很大的發展空間。 視覺目標跟蹤方法主要分為生成類跟蹤方 法［１２－１３］ 和判別類跟蹤方法［１４－１６］ 。生成類跟蹤方法 通常忽略背景信息的影響且假設目標外觀在一定時 間內保持不變，故該方法無法處理和適應復雜的跟 蹤變化。判別類跟蹤方法，尤其是基于相關濾波和 基于深度學習的算法，在一定程度上解決了樣本不 足的問題，且能夠提取目標中更多有用信息，顯著 提高目標跟蹤準確率和速度。判別類跟蹤算法出現 之后，經典的生成類跟蹤算法逐漸淡出，其主要原 因是因為這些算法無法適應復雜多變的跟蹤場景， 其魯棒性和準確性被前沿算法所超越。然而，由于 上述目標跟蹤挑戰的存在，判別類跟蹤算法仍存在 一些不足。為了構建一個更精準、更高效且更魯棒 的通用跟蹤器，未來研究應重點關注高效的在線訓 練和失跟后的重新檢測機制，提高目標被完全遮擋 后的跟蹤效果，同時，應關注如何引入遷移學習和 對抗學習等前沿方法來提高特征提取有效性，提高 算法對低分辨率的小目標的跟蹤性能，從而應用于 機載無人機來完成實時跟蹤任務。文［１］重點對無 人機目標跟蹤算法的共同框架進行了詳細描述，分 析了現有技術的不足，并提出了目標跟蹤未來的發 展方向。文［１６］系統地介紹了基于生成類和判別 類的視覺目標跟蹤算法，但未涉及目標跟蹤效果的 相關評估標準，且未對無人機空中監視場景中的難 點進行分析。為使相關研究人員對無人機視覺目標 跟蹤領域的研究有更加清晰深入的了解，本文結合 無人機自身結構特點，首先對應用于無人機領域的 目標跟蹤算法進行了梳理總結，分析了各算法的核 心思想及優缺點。其次，考慮到跟蹤算法在無人機 平臺上的應用前景，重點對基于相關濾波的跟蹤算 法和基于深度學習的跟蹤算法進行了詳細介紹，闡 述了各算法的特點和貢獻，并對比了各算法的跟蹤 效果，圖 １為兩類目標跟蹤算法的分類框架圖，圖 中所涉及的算法縮寫及其全稱如表 １所示。接著， 歸納了無人機目標跟蹤領域的跟蹤數據集和跟蹤性 能評價標準。最后，對全文進行了總結，并對無人 機視覺目標跟蹤的發展方向進行了展望。

在目標檢測技術的驅動下，被賦予智能感知能力的無人機得以實現高效靈活的數據收集能力。隨著無人機 的普及與智能技術的成熟，無人機視角下的目標檢測在諸多領域中作為關鍵核心技術，具有重要的研究意義。為了 進一步促進無人機視角下目標檢測研究的發展，本文對無人機視角下的目標檢測算法進行了全面的總結，并對已有 算法進行了歸類、分析和比較。首先，介紹無人機視角下的目標檢測概念，并總結了無人機視角下目標檢測所面臨 的目標尺度、空間分布、樣本數量、類別語義以及優化目標等五大不均衡挑戰。**在介紹現有研究方法的基礎上，本 文特別整理并介紹了無人機視角下目標檢測算法在交通監控、電力巡檢、作物分析和災害救援等實際場景中的應用。**然后，重點闡述從數據增強策略、多尺度特征融合、區域聚焦策略、多任務學習、以及模型輕量化等方面來提升無 人機視角下目標檢測性能的方法，總結這些方法的優缺點并分析了其與現存挑戰之間的關聯性。之后，全面介紹基 于無人機視角的目標檢測數據集，并呈現已有算法在兩個較為常用的公共數據集上的性能評估。最后本文對無人機 視角下目標檢測技術的未來發展方向進行了展望。

0. 引言

計算機視覺技術為無人機賦予了自主感知、分 析和決策能力，而目標檢測則是提高無人機感知能 力的關鍵技術之一。無人機結合智能目標檢測技術 可充分發揮其高機動性優勢，在廣闊的空中視野中 定位感興趣目標，進而實現靈活高效的數據收集能 力。在目標檢測技術的驅動下，無人機在交通監控 （Byun 等，2021）、電力巡檢（Abdelfattah 等， 2020）、作物分析（Osco 等，2021a）和災害救援 （Bo?i?-?tuli? 等，2019）等多個領域中展現出廣闊 的應用前景。例如在交通監控領域，無人機可以空 中飛行進行偵測，不受道路限制，具有速度快、自 由度高、視野寬廣等優點。當交通事故等突發事件 發生時，無人機可以第一時間進行響應，到達現場 進行圖像采集與分析，為應急救援與管理提供及時 有效的數據支撐。在深度學習的驅動下，目標檢測 技術獲得了長足的發展，取得了諸多令人矚目的成 就。然而，大多數研究聚焦于地面視頻監控圖像的 分析，面向無人機視角圖像的目標檢測還未得到充 分的研究。目前，即使是最好的目標檢測算法，在 無人機圖像上的平均精確率也難以達到40%（Cao 等，2021）。

**無人機視角下的目標檢測之所以難，其主要原 因在于無人機圖像存在尺度變化、疏密分布、目標 數量較多且小目標占比較高等問題，特別是無人機 高分辨率圖像高計算需求與現階段低功耗芯片有 限算力之間的矛盾難以平衡。**相對于地面視角拍攝 的自然圖像，無人機視角下的廣闊視場意味著更為 復雜的場景和更加多樣的目標，在提供更為豐富的 可視化信息的同時，也帶來了更多無用噪聲的干擾。特別是無人機視角下，圖像中的目標往往因遠端拍 攝、背景遮擋或光照影響等因素檢測難度較大，需 要使用高分辨率圖像提供更多的信息以達到較好 的檢測效果。這極大地增加了目標檢測算法的計算 開銷與內存需求，特別是直接使用未經過特殊設計 的通用目標檢測算法將帶來難以承受的計算開銷 與內存需求，進一步加劇了目標檢測的難度。在實 際應用場景中，往往面臨著類似于識別車輛種類這 種細粒度分類的問題，這些相似目標給模型正確識 別目標帶來了巨大的挑戰。此外，受限于現實世界 中的目標數量，無人機視角下某些類別的樣本數量 往往極為有限，這種數據不均衡的狀況也對模型的 學習能力提出了更高的要求。因此，緊密地結合智能目標檢測技術，針對無 人機圖像的特性設計行之有效的方法，促使模型學 習理解無人機視角下的視覺數據，對于無人機在實 際場景中充分發揮其效用是至關重要的。無人機視 角下的目標檢測在應用廣泛的同時面臨著諸多挑 戰，具有深刻的現實意義與重要的研究意義。對無 人機視角下的目標檢測展開研究將有助于推動目 標檢測領域的進一步發展，增強目標檢測在面對真 實場景時的應用能力。

目標檢測作為計算機視覺領域的基礎研究，已 有學者對此進行研究與總結，并發表許多優秀的綜 述。Zou等人（2019）梳理了400多篇關于目標檢測 技術發展的論文，系統而全面地展現了目標檢測領 域。Oksuz等人（2020）則從目標檢測中存在的類別 不平衡、尺度不平衡、空間不平衡以及優化目標不 平衡等四大不平衡問題出發，對現有的目標檢測算 法進行了深入的總結。Chen等人（2020）則從小目 標四大基礎方法的角度出發，總結并分析了小目標 檢測的相關優化思路。曹家樂等人（2022）回顧并 總結了基于單目相機的視覺目標檢測方法，并對比 介紹了單目目標檢測和雙目目標檢測的國內外研 究進展情況。然而，以上綜述對于無人機視角下目 標檢測的關注不夠，未能系統地梳理無人機視角下 的目標檢測方法和面臨的挑戰。 **聚焦到無人機視角下的目標檢測，Mittal等人 （2020）關注低空無人機數據集，評估并總結了當 前流行的目標檢測算法，但是局限于簡單的性能對 比，沒有深入的總結分析。**Sambolek等人（2020） 介紹了在搜索和救援行動中使用無人機的可能性， 并提供了在無人機圖像中檢測相關人員的方法概 述。Srivastava等人（2021）則關注無人機圖像的車 輛檢測，從提高精度和減少計算開銷兩個方面回顧 了這些工作。Bouguettaya等人（2021）則關注于無 人機視角下的車輛檢測應用，總結并介紹了多種網 絡結構對于改善車輛檢測的貢獻。江波等人（2021） 對常見的航空影像數據集進行了梳理，并對近期的 無人機目標檢測研究進行了歸納和分析。楊浩然等 人（2022a）則對目標檢測相關算法進行了簡單的優 缺點分析。然而，這些綜述對于無人機視角下面臨 的挑戰總結不夠系統，算法方面的趨勢總結較為薄 弱，而且對于目標檢測算法的實際應用闡述也較少。

與以往關注通用領域的目標檢測綜述或僅關 注于無人機相關的特定應用場景下的綜述不同，**本 文著重于對無人機視角下的目標檢測這一意義重大且極具挑戰性的研究領域進行系統且深入的分 析與總結。**本文首先簡要闡述無人機視角下目標檢 測的重要研究意義，然后將對無人機視角下目標檢 測領域中存在的挑戰進行系統的歸納和總結，隨之 將介紹并分析無人機視角下的目標檢測優化思路， 包括數據增強、多尺度特征融合、區域聚焦策略、 多任務學習、模型輕量化以及其他優化策略等。本 文將特別展示無人機視角下目標檢測算法的應用， 闡明該研究的實際意義。此外，本文將介紹無人機 視角下適用于檢測任務的相關數據集，并在常用的 數據集上分析對比現有算法的檢測性能。最后，對 本文內容進行簡要的總結，并討論無人機視角下的 目標檢測未來可能的研究方向和發展趨勢。